WO2017188320A1 - 磁気ディスク用基板 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a magnetic disk substrate.
- a magnetic disk (for example, an aluminum (Al) alloy magnetic disk) used for a computer storage device is manufactured using a substrate having excellent plating properties and excellent mechanical properties and workability.
- a substrate having excellent plating properties and excellent mechanical properties and workability.
- JIS5086 (3.5 mass% to 4.5 mass% Mg, 0.50 mass% or less Fe, 0.40 mass% or less Si, 0.20 mass% or more to 0.70 mass% or less) Mn, 0.05% by mass or more and 0.25% by mass or less Cr, 0.10% by mass or less Cu, 0.15% by mass or less Ti, and 0.25% by mass or less Zn, the balance Al and inevitable It is manufactured from a substrate based on an aluminum alloy by impurities).
- a general magnetic disk is manufactured by first producing an annular aluminum alloy substrate, plating the aluminum alloy substrate, and then attaching a magnetic material to the surface of the aluminum alloy substrate.
- an aluminum alloy magnetic disk made of the JIS 5086 alloy is manufactured by the following manufacturing process. First, an aluminum alloy material having a predetermined chemical component is cast, the ingot is hot-rolled, and then cold-rolled to produce a rolled material having a necessary thickness as a magnetic disk. This rolled material is preferably annealed in the middle of cold rolling as required. Next, this rolled material is punched into an annular shape, and in order to remove distortion and the like caused by the manufacturing process, an aluminum alloy plate made into an annular shape is laminated, and pressurized from both sides to be annealed and flattened. Annealing is performed to produce an annular aluminum alloy substrate.
- the annular aluminum alloy substrate thus manufactured is subjected to cutting, grinding, degreasing, etching, and zincate treatment (Zn substitution treatment) as a pretreatment, and then a hard nonmagnetic metal as a ground treatment.
- An aluminum alloy magnetic disk is manufactured by electrolessly plating Ni—P, polishing the plated surface, and sputtering a magnetic material.
- magnetic disks are required to have a large capacity, high density, and high speed due to the needs of multimedia and the like.
- the number of magnetic disks mounted on a storage device is increasing, and accordingly, the thickness of the magnetic disk is required to be reduced.
- the magnetic area per bit is increasingly miniaturized due to the high density of the magnetic disk.
- Patent Document 1 proposes a magnetic disk device in which an air spoiler is installed on the upstream side of an actuator. This air spoiler weakens the air flow toward the actuator on the magnetic disk and reduces the turbulent vibration of the magnetic head. The air spoiler suppresses disk flutter by weakening the airflow on the magnetic disk.
- Patent Document 2 discloses an Al alloy substrate for a magnetic recording medium, which is an aluminum alloy substrate for a magnetic recording medium, and has an Al alloy thin film (metal film) formed on the substrate surface by physical vapor deposition. Yes. It is disclosed that the thickness of the Al alloy thin film is 50 to 1000 nm.
- Patent Document 3 discloses a step of forming a metal thin film containing at least one of Zn and Ni on a surface of an aluminum alloy substrate by physical vapor deposition, and Ni— on the aluminum alloy substrate on which the metal thin film is formed.
- a method for producing an aluminum alloy substrate for a magnetic recording medium is disclosed, in which P is electrolessly plated. It is disclosed that the film thickness of this metal film is 10 to 200 nm.
- the fluttering suppression effect differs depending on the difference in the distance between the installed air spoiler and the magnetic disk substrate, which requires component accuracy and causes an increase in component cost.
- the means disclosed in Patent Document 2 discloses an aluminum alloy substrate for a magnetic recording medium that can reduce surface defects after Ni-P plating, and the aluminum alloy substrate, compared to a conventional aluminum alloy substrate for a magnetic recording medium. It is an object of the present invention to provide a magnetic recording medium using the. However, there is no description of the disk flutter problem.
- an object of the means disclosed in Patent Document 3 is to provide an aluminum alloy substrate for a magnetic recording medium that can suppress the occurrence of defects in the Ni—P plating film at a high level. However, there is no description of the disk flutter problem.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an aluminum alloy substrate for a magnetic disk having characteristics with less generation of disk flutter.
- the aluminum alloy substrate for a magnetic disk of the present invention The total perimeter of the second phase particles having a longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less in the metal structure is 10 mm / mm 2 or more.
- the aluminum alloy substrate for a magnetic disk of the present invention 0.10% by mass to 24.00% by mass Si, 0.05% by mass to 10.00% by mass Fe, 0.10% by mass to 15.00% by mass Mn, and 0.10% by mass % Or more and 20.00% by mass or less of Ni may be contained, or may have a relationship of Si + Fe + Mn + Ni ⁇ 0.20% by mass, with the balance being made of aluminum and inevitable impurities.
- the aluminum alloy substrate for the magnetic disk is (1) 0.005 mass% or more and 10.000 mass% or less of Cu, 0.100 mass% or more and 6.000 mass% or less of Mg, 0.010 mass% or more and 5.000 mass% or less of Cr, 0.010 mass% or more and 5.000 mass% or less of Zr, One or more elements selected from the group consisting of: (2) Be of 0.0001 mass% or more and 0.1000 mass% or less, (3) 0.001 mass% or more and 0.100 mass% or less of Na, 0.001 mass% or more and 0.100 mass% or less of Sr, 0.001 mass% or more and 0.100 mass% or less of P, One or more elements selected from the group consisting of: (4) Pb, Sn, In, Cd, Bi, and Ge having an individual content of 0.1% by mass to 5.0% by mass One or more elements selected from the group consisting of: (5) 0.005 mass% or more and 10.000 mass% or less of Zn, and / or (6) The group which consists of Ti, B, and
- the aluminum alloy substrate for the magnetic disk is The average value of the crystal grain size on the surface may be 70 ⁇ m or less.
- the aluminum alloy substrate for the magnetic disk is A pure Al film or an Al—Mg alloy film may be provided on both sides.
- the aluminum alloy substrate for the magnetic disk is You may have a metal film 10 nm or more and 3000 nm or less on both surfaces.
- the aluminum alloy substrate for the magnetic disk is An electroless Ni—P plating layer and a magnetic layer thereon may be provided on the surface.
- the manufacturing method of the aluminum alloy substrate for the magnetic disk includes a disk blank punching process for punching and a pressure annealing process for pressure annealing the punched disk blank.
- a homogenization heat treatment step of homogenizing heat treatment of the ingot may be further included between the casting step and the hot rolling step.
- An annealing treatment step of annealing the rolled plate before or during the cold rolling may be further included.
- a method for producing an aluminum alloy substrate for a magnetic disk comprising: a core material casting step of casting a core material ingot using an aluminum alloy; and casting a skin material ingot using pure Al or an Al—Mg alloy.
- the skin material casting process, the skin material ingot is homogenized, and then hot rolled to make the skin material, and the skin material is combined on both sides of the core material ingot to make the material Material process, hot rolling process for hot rolling a laminated material, cold rolling process for cold rolling a hot rolled sheet, disk blank punching process for punching a cold rolled sheet in an annular shape, and blank blank And a pressure annealing step for pressure annealing.
- the process may further include a homogenization heat treatment step of homogenizing heat treatment of the laminated material between the bonding material step and the hot rolling step.
- An annealing treatment step of annealing the rolled plate before or during the cold rolling may be further included.
- FIG. 1 is a graph showing the relationship between the perimeter and fluttering characteristics (fluttering maximum displacement) in the formed aluminum alloy.
- FIG. 2 is a diagram showing a flow of a magnetic disk manufacturing method including a bare material magnetic disk aluminum alloy substrate manufacturing method according to an embodiment of the present invention. In the present invention, an aluminum alloy substrate is mainly shown.
- FIG. 3 is a diagram showing a flow of a magnetic disk manufacturing method including a method of manufacturing a clad aluminum alloy substrate for a magnetic disk according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram showing a flow of a magnetic disk manufacturing method including a method for manufacturing an aluminum alloy coated substrate for a magnetic disk according to an embodiment of the present invention.
- the present inventors paid attention to the relationship between the fluttering characteristics of the substrate and the material of the substrate, and conducted earnest investigation and research on the relationship between these properties and the characteristics of the substrate (magnetic disk material). As a result, it has been found that the total perimeter of the second phase particles in the metal structure of the aluminum alloy substrate greatly affects the fluttering characteristics of the magnetic disk measured in air or helium. As a result, the present inventors have improved fluttering characteristics in an aluminum alloy substrate for a magnetic disk in which the total perimeter of second phase particles having a longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less in the metal structure is 10 mm / mm 2 or more. I found out. Based on these findings, the inventors have arrived at the present invention.
- the aluminum alloy substrate for a magnetic disk has a density of second phase particles having a longest diameter of 4 ⁇ m to 30 ⁇ m in the metal structure of 100 to 50000 particles / mm 2 .
- grain means a precipitate and a crystallization thing.
- the second phase particles include Si particles, Al—Fe compounds (Al 3 Fe, Al 6 Fe, Al 6 (Fe, Mn), Al—Fe—Si, Al—Fe—Mn— Si, Al-Fe-Ni, Al-Cu-Fe, etc.), Al-Mn compounds (Al 6 Mn, Al-Mn-Si, etc.), Al-Ni compounds (Al 3 Ni, etc.), Al-Cu systems Compounds (Al 2 Cu, etc.), Mg—Si compounds (Mg 2 Si, etc.), Al—Cr compounds (Al 7 Cr, etc.), Al—Zr compounds (Al 3 Zr, etc.), Pb particles, Sn particles, This refers to particles such as In particles, Cd particles, Bi particles, and Ge particles.
- An aluminum alloy substrate for a magnetic disk is used as a single layer bare material or a three layer clad material.
- An alloy plate obtained by metallurgically joining two or more alloy plates different from a clad material.
- an intermediate material of a three-layer clad material is a core material, and materials on both sides of the core material are skin materials.
- the aluminum alloy substrate includes both a bare material and a clad material unless otherwise specified.
- a metal film may be physically vapor-deposited on the substrate surface.
- the total perimeter of the second phase particles having a longest diameter of 4 ⁇ m to 30 ⁇ m is 10 mm / mm 2 or more
- Improvement of fluttering characteristics of aluminum alloy substrate that is, fluttering, when the total perimeter of second phase particles having a longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less existing in the metal structure of aluminum alloy substrate is 10 mm / mm 2 or more
- the maximum fluttering displacement is considered to be proportional to the surface area of the second phase particles dispersed in the aluminum alloy matrix, and is considered to be proportional to the square of the circumference of the second phase particles.
- the longest diameter of the second phase particles present in the metal structure of the aluminum alloy substrate is set to be in the range of 4 ⁇ m or more. Further, the longest diameter of the second phase particles is preferably in the range of 5 ⁇ m or more in consideration of the fluttering characteristics.
- the longest diameter of the second-phase particles exceeds 30 ⁇ m, in the case of a bare material, the second-phase particles drop off during etching, zincate treatment, cutting or grinding, and a large depression is generated, resulting in plating peeling.
- the coarse second phase particles on the side surface of the substrate fall off during etching, zincate processing, and cutting, and a large dent is generated, and the boundary portion between the core material and the skin material on the side surface of the substrate is plated Peeling can occur. Therefore, the upper limit of the longest diameter of the second phase particles is 30 ⁇ m.
- the total perimeter of the second phase particles present in the metal structure of the aluminum alloy substrate is set to a range of 10 mm / mm 2 or more. Further, the total perimeter of the second phase particles is preferably in the range of 30 mm / mm 2 or more in consideration of the fluttering characteristics.
- the upper limit of the total perimeter is not particularly limited, but when the total perimeter of the second phase particles becomes longer, the workability in the rolling process gradually decreases, and the total perimeter is 1000 mm / mm.
- the upper limit of the total perimeter of the second phase particles is preferably 1000 mm / mm 2 .
- the longest diameter means the following length in the planar image of the second phase particles observed with an optical microscope. First, measure the maximum value of the distance between one point on the contour line and the other points on the contour line, then measure this maximum value for all points on the contour line, and finally, from these total maximum values The biggest thing to choose.
- the total perimeter indicates the total perimeter of the second phase particle image taken with an optical microscope.
- FIG. 1 is a graph showing the relationship between the peripheral length of second phase particles and fluttering characteristics in an aluminum alloy substrate. Since fluttering characteristics vary depending on the plate thickness, the fluttering characteristics of the alloy when the perimeter is 0, that is, when the second phase particles cannot be observed, are divided by the fluttering characteristics for the sum of the perimeters. Shown in dimensions. It can be seen that the fluttering characteristics improve as the total perimeter increases. FIG. 1 shows that the fluttering characteristics are improved when the total perimeter is 10 mm / mm 2 or more. Since the generation form of the second phase particles differs depending on the casting method and the subsequent heating method, if the distribution of the second phase particles is controlled so that the final substrate alloy has the necessary fluttering characteristics with respect to the plate thickness. good.
- the fluttering characteristic is preferably 50 nm or less and more preferably 30 nm or less in the air. If it was less than this, it was judged that it could withstand the use for general hard disk drives (HDD).
- the fluttering characteristic is preferably 30 nm or less in helium. If it was less than this, it was judged that it could be used for a hard disk drive having a higher recording capacity.
- the distribution state of the second phase particles may be determined as appropriate for the necessary fluttering characteristics.
- the plate thickness is preferably 0.45 mm or more. If it is less than 0.45 mm, the substrate may be deformed by an acceleration force caused by a drop or the like that occurs when the hard disk drive is mounted. However, this does not apply as long as deformation can be suppressed by increasing the yield strength. If the plate thickness is larger than 1.3 mm, fluttering characteristics are improved, but the number of discs that can be mounted in the hard disk is reduced, which is not preferable.
- the fluid force can be lowered by filling the hard disk with helium. This is because the gas viscosity of helium is reduced to about 1/8 of that of air, so that the gas flow force that generates fluttering caused by the gas flow accompanying the rotation of the hard disk can be reduced. .
- Si preferably 0.10% by mass to 24.00% by mass, preferably 0.05% by mass to 10.00% by mass.
- % Of Fe preferably 0.10% by mass or more and 15.00% by mass or less of Mn, and preferably 0.10% by mass or more and 20.00% by mass or less of Ni, or one or more additive elements
- Or 2 or more elements (5) 1 or 2 selected from the group consisting of Pb, Sn, In, Cd, Bi and Ge, each having an individual content of preferably 0.1% by mass to 5.0% by mass
- these additive elements and selective elements will be described.
- (silicon) Si exists mainly as second phase particles (Si particles or the like), and has an effect of improving the fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate.
- vibration energy is rapidly absorbed by the viscous flow at the interface between the second phase particles and the matrix, and extremely high fluttering characteristics are obtained.
- the content of Si in the aluminum alloy is 0.10% by mass or more, an effect of improving fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate can be further obtained.
- the content of Si in the aluminum alloy is 24.00% by mass or less, the generation of a large number of coarse Si particles is suppressed.
- the bare material it is possible to suppress the generation of large depressions due to Si particles falling off during etching, zincate treatment, cutting or grinding, and further suppress the occurrence of plating peeling.
- plating is performed at the boundary between the core material and the skin material on the side surface of the substrate, suppressing large Si particles on the side surface of the substrate falling off during etching, zincate processing, and cutting. It is possible to further suppress the occurrence of peeling. Moreover, the workability fall in a rolling process can be suppressed further.
- the content of Si in the aluminum alloy is preferably in the range of 0.10% by mass to 24.00% by mass, more preferably in the range of 0.10% by mass to less than 18.00% by mass, and 0.10%. More preferably, it is more than mass% and less than 5.00 mass%, and further more preferably 0.10 mass% or more and less than 0.50 mass%.
- (iron) Fe exists mainly as second-phase particles (Al—Fe-based compounds and the like) and has an effect of improving the fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate.
- vibration energy is rapidly absorbed by the viscous flow at the interface between the second phase particles and the matrix, and extremely high fluttering characteristics are obtained.
- the content of Fe in the aluminum alloy is 0.05% by mass or more, the effect of improving the fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate can be further obtained.
- the Fe content in the aluminum alloy is 10.00% by mass or less, the generation of a large number of coarse Al—Fe-based compound elements is suppressed.
- the content of Fe in the aluminum alloy is preferably in the range of 0.05% by mass to 10.00% by mass, and more preferably in the range of 0.50% by mass to 5.00% by mass.
- Mn exists mainly as second phase particles (such as Al—Mn compounds) and has the effect of improving the fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate.
- vibration energy is rapidly absorbed by the viscous flow at the interface between the second phase particles and the matrix, and extremely high fluttering characteristics are obtained.
- the content of Mn in the aluminum alloy is 0.10% by mass or more, the effect of improving the fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate can be further obtained.
- the content of Mn in the aluminum alloy is 15.00% by mass or less, the generation of a large number of coarse Al—Mn based compounds is suppressed.
- the content of Mn in the aluminum alloy is preferably in the range of 0.10% by mass to 15.00% by mass, and more preferably in the range of 0.50% by mass to 5.00% by mass.
- nickel Ni exists mainly as second-phase particles (such as Al—Ni-based compounds) and has an effect of improving the fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate.
- vibration energy is rapidly absorbed by the viscous flow at the interface between the second phase particles and the matrix, and extremely high fluttering characteristics are obtained.
- the content of Ni in the aluminum alloy is 0.10% by mass or more, an effect of improving fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate can be further obtained.
- the content of Ni in the aluminum alloy is 20.00% by mass or less, the generation of a large number of coarse Al—Ni compound compounds is suppressed.
- the content of Ni in the aluminum alloy is preferably in the range of 0.10% by mass to 20.00% by mass, and more preferably in the range of 0.50% by mass to 10.00% by mass.
- Si + Fe + Mn + Ni ⁇ 0.20 mass% one or more of Si, Fe, Mn and Ni are contained in the above-mentioned predetermined amounts, respectively, and satisfying the relational expression of Si + Fe + Mn + Ni ⁇ 0.20 mass%, an aluminum alloy There is an effect of improving the fluttering characteristics of the substrate.
- Si + Fe + Mn + Ni in the aluminum alloy is preferably in the range of 0.20 mass% or more, and more preferably in the range of 0.40 mass% or more and 20.00 mass% or less.
- (copper) Cu exists mainly as second-phase particles (such as an Al—Cu-based compound) and has an effect of improving the fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate. Moreover, the amount of Al dissolution at the time of a zincate process is reduced. In addition, the zincate film is uniformly, thinly, and densely adhered, and has the effect of improving the smoothness of the plating in the next step.
- the content of Cu in the aluminum alloy is 0.005% by mass or more, an effect of improving fluttering characteristics and an effect of improving smoothness can be further obtained. Further, when the content of Cu in the aluminum alloy is 10.000% by mass or less, the generation of a large number of coarse Al—Cu compounds is suppressed.
- the bare material it is possible to prevent the Al—Cu-based compound from dropping off during etching, zincate treatment, cutting or grinding, and to generate a large depression, and to further prevent plating peeling.
- the coarse Al-Cu compound on the side of the substrate is prevented from dropping off and a large dent is generated, and the boundary between the core and skin on the side of the substrate is suppressed. It is possible to further suppress plating peeling at the part.
- (magnesium) Mg exists mainly as second-phase particles (Mg—Si based compound or the like) and has an effect of improving fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate.
- Mg—Si based compound or the like second-phase particles
- an effect of improving fluttering characteristics can be further obtained.
- the content of Mg in the aluminum alloy is 6.000% by mass or less, the generation of a large number of coarse Mg—Si compounds is suppressed.
- the bare material it is possible to suppress the occurrence of a large depression due to the Mg—Si compound dropping off during etching, zincate treatment, cutting or grinding, and it is possible to further suppress the occurrence of plating peeling.
- the rough Mg-Si compound on the side surface of the substrate is prevented from dropping off during etching, zincate processing, or cutting, and a large dent is prevented, and the boundary between the core material on the side surface of the substrate and the skin material It is possible to further suppress plating peeling at the part. Moreover, rolling becomes easy because content of Mg is 6.000 mass% or less. Therefore, the content of Mg in the aluminum alloy is preferably in the range of 0.100% by mass to 6.000% by mass, and more preferably in the range of 0.300% by mass to less than 1.000% by mass.
- (chromium) Cr exists mainly as second-phase particles (such as Al—Cr-based compounds) and has the effect of improving the fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate.
- the content of Cr in the aluminum alloy is 0.010% by mass or more, an effect of improving fluttering characteristics can be further obtained.
- the content of Cr in the aluminum alloy is 5.000% by mass or less, the generation of a large number of coarse Al—Cr compounds is suppressed.
- the Al—Cr compound from dropping off during etching, zincate treatment, cutting or grinding, and to generate a large depression, and to further prevent plating peeling.
- the Cr content in the aluminum alloy is preferably in the range of 0.010 mass% to 5.000 mass%, more preferably 0.100 mass% to 2.000 mass%.
- (zirconium) Zr exists mainly as second-phase particles (such as Al—Zr-based compounds) and has the effect of improving the fluttering characteristics of the aluminum alloy substrate.
- second-phase particles such as Al—Zr-based compounds
- an effect of improving fluttering characteristics can be further obtained.
- the content of Zr in the aluminum alloy is 5.000% by mass or less, the production of a large number of coarse Al—Zr compounds is suppressed.
- the coarse Al-Zr compound on the side of the substrate is prevented from falling off and a large dent is generated, and the boundary between the core and the side material on the side of the substrate is suppressed. It is possible to further suppress plating peeling at the part. Moreover, rolling becomes easy because content of Zr is 5.000 mass% or less. Therefore, the content of Zr in the aluminum alloy is preferably in the range of 0.010 mass% to 5.000 mass%, more preferably 0.100 mass% to 2.000 mass%.
- (beryllium) Be has the effect of forming second phase particles with other additive elements and improving fluttering characteristics. Therefore, 0.0001 mass% or more and 0.1000 mass% or less of Be may be selectively added in the aluminum alloy. However, if Be is less than 0.0001% by mass, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if the content of Be exceeds 0.1000% by mass, the effect is saturated and no further significant improvement effect can be obtained. Further, the content of Be is more preferably in the range of 0.0003% by mass or more and 0.0250% by mass or less.
- Sodium, strontium, phosphorus Na, Sr, and P have the effect of refining the second phase particles (mainly Si particles) in the aluminum alloy substrate and improving the plating properties. Further, there is an effect of reducing the non-uniformity of the size of the second phase particles in the aluminum alloy substrate and reducing the variation in fluttering characteristics in the aluminum alloy substrate. Therefore, in the aluminum alloy, preferably 0.001% by mass to 0.100% by mass Na, preferably 0.001% by mass to 0.100% by mass Sr, and preferably 0.001% by mass or more. One or more elements selected from the group consisting of 0.100% by mass or less of P may be selectively added.
- each of Na, Sr and P is less than 0.001% by mass, the above effect cannot be obtained. On the other hand, even if each of Na, Sr, and P exceeds 0.100% by mass, the effect is saturated and no further remarkable improvement effect can be obtained. Further, when Na, Sr, and P are added, the content of each of Na, Sr, and P is more preferably in the range of 0.003% by mass to 0.025% by mass.
- Pb, Sn, In, Cd, Bi, and Ge are distributed in the aluminum matrix as second phase particles (Pb, Sn, In, Cd, Bi, or Ge particles, or compounds thereof).
- second phase particles Pb, Sn, In, Cd, Bi, or Ge particles, or compounds thereof.
- the individual content of one or more elements selected from the group consisting of Pb, Sn, In, Cd, Bi or Ge is 5.00% by mass or less, rolling becomes easy. Therefore, the individual content of one or more elements selected from the group consisting of Pb, Sn, In, Cd, Bi and Ge in the aluminum alloy is 0.10% by mass or more and 5.00% by mass or less. The range is preferable, and 0.50% by mass or more and less than 2.00% by mass is more preferable.
- (zinc) Zn has the effect of reducing the amount of Al dissolved during the zincate treatment, and depositing the zincate film uniformly, thinly and densely and improving the adhesion of the plating in the next step. Moreover, it has the effect of forming second phase particles with other additive elements and improving fluttering characteristics.
- the content of Zn in the aluminum alloy is 0.005% by mass or more, the amount of dissolved Al during the zincate treatment is reduced.
- the content of Zn in the aluminum alloy is 10.000% by mass or less, in the case of a bare material, the zincate film becomes uniform, and plating peeling can be further suppressed.
- the zincate film on the side surface of the substrate can be made uniform and plating adhesion can be prevented from being lowered, and plating peeling can be further suppressed from occurring at the boundary between the core material and the skin material on the side surface of the substrate.
- rolling becomes easy when the Zn content is 10.000% by mass or less. Therefore, the content of Zn in the aluminum alloy is preferably in the range of 0.005% by mass to 10.000% by mass, and more preferably in the range of 0.100% by mass to 2.000% by mass.
- Ti, B, and V form second-phase particles (boride such as TiB 2 or Al 3 Ti or Ti—V—B particles) during the solidification process during casting, and these become crystal grain nuclei.
- the crystal grains can be made finer. This improves the plating properties. Further, by making the crystal grains finer, there is an effect of reducing the non-uniformity of the size of the second phase particles and reducing the variation in fluttering characteristics in the aluminum alloy substrate. However, if the total content of Ti, B and V is less than 0.005% by mass, the above effect cannot be obtained.
- the total content of Ti, B and V is preferably in the range of 0.005% by mass to 0.500% by mass, and 0.005% by mass to 0.100% by mass. A range of less than or equal to mass% is more preferred.
- the balance of the aluminum alloy according to the embodiment of the present invention is made of aluminum and unavoidable impurities.
- the inevitable impurities are each less than 0.1% by mass and less than 0.2% by mass in total, the characteristics of the aluminum alloy substrate obtained in the present invention are not impaired.
- composition of skin material (Composition of skin material) Next, the alloy component and the content of the cladding material of the clad material constituting the aluminum alloy substrate for a magnetic disk according to the embodiment of the present invention will be described.
- the plating surface becomes smoother by applying a skin material with few second phase particles on both sides of the core material to form a clad material.
- the skin material may be either pure Al or Al—Mg alloy. Pure Al and Al—Mg alloys have fewer coarse second phase particles than other alloys and are excellent in plating properties.
- the pure Al skin material used for the aluminum alloy substrate according to the embodiment of the present invention includes 0.005 mass% to 0.600 mass% Cu, 0.005 mass% to 0.600 mass% Zn, and 0.001 mass% or more and 0.300 mass% or less of Si, 0.001 mass% or more and 0.300 mass% or less of Fe, 0.001 mass% or more and less than 1.000 mass% of Mg, It is preferable that it contains 300% by mass or less of Cr and 0.300% by mass or less of Mn, and the balance is Al and inevitable impurities.
- JIS A 1000 series Al alloy can be used.
- the skin material of the Al—Mg alloy used for the aluminum alloy substrate according to the embodiment of the present invention includes Mg of 1.000% by mass to 8.000% by mass and 0.005% by mass to 0.600% by mass. % Cu, 0.005 mass% or more and 0.600 mass% or less Zn, 0.010 mass% or more and 0.300 mass% or less Cr, 0.001 mass% or more and 0.300 mass% or less Of Si, 0.001 mass% or more and 0.300 mass% or less of Fe, and 0.300 mass% or less of Mn, and the remaining Al and inevitable impurities are preferable.
- the average value of the surface crystal grain size is 70 ⁇ m or less
- the average value of the crystal grain size on the surface of the aluminum alloy substrate is 70 ⁇ m or less
- the average value of the crystal grain diameter on the surface of the aluminum alloy substrate is preferably 70 ⁇ m or less.
- the average value of the crystal grain size on the surface of the aluminum alloy substrate is more preferably 50 ⁇ m or less.
- the surface represents the L-LT surface (rolled surface).
- the plating surface becomes smoother by applying a metal film with few second phase particles to the entire surface of the aluminum alloy substrate.
- a pure Al film or an Al—Mg alloy film is preferable as a metal coating because it has relatively coarse second-phase particles compared to other alloys.
- pure Al or Al-Mg alloy has high adhesion to the aluminum alloy substrate for magnetic disk and small difference in thermal expansion coefficient, so the flatness change of the aluminum alloy coated substrate for magnetic disk by coating different alloys Can be suppressed.
- it is good also as a substitute of the zincate process performed by forming Zn film etc. in a post process.
- the metal alloy film used for the aluminum alloy substrate has 0.005 mass% or more and 0.600 mass% or less of Cu, 0.005 mass% or more and 0.600 mass% or less of Zn, and 0.001 mass% or more and 0.000 mass% or less.
- JIS 1000 series Al alloy can be used.
- the metal alloy film used for the aluminum alloy substrate has a Mg content of 1.000% by mass to 8.000% by mass, Cu of 0.005% by mass to 0.600% by mass, and 0.005% by mass or more.
- It preferably contains 300% by mass or less of Fe and 0.300% by mass or less of Mn and is composed of the remaining Al and inevitable impurities.
- JIS 5000 series Al alloy can be used.
- the metal film constituting the aluminum alloy metal-coated substrate for magnetic disk substrates can be coated with a uniform metal film when the film thickness is 10 nm or more, and the second phase particles of the aluminum alloy substrate for magnetic disks can be coated.
- Plating peeling can be improved by removing the influence.
- the film thickness is 3000 nm or less, it is possible to suppress a change in flatness due to coating with alloys having different coefficients of thermal expansion, and thus it is possible to further suppress plating peeling accompanying a change in flatness. Therefore, it is preferable to have a metal film having a thickness of 10 nm to 3000 nm. Further, it is more preferable to use physical vapor deposition as a technique for coating with a uniform metal film of 10 nm or more and 3000 nm or less.
- step S101 preparation of the aluminum alloy (step S101) to cold rolling (step S105) is a process of manufacturing an aluminum alloy plate, and the production of the disk blank (step S106) to the adhesion of the magnetic substance (step S111)
- the manufactured aluminum alloy plate is used as a magnetic disk.
- a molten aluminum alloy material having the above component composition is prepared by heating and melting in accordance with a conventional method (step S101).
- an aluminum alloy is cast from the prepared molten aluminum alloy material by a semi-continuous casting (DC casting) method, a continuous casting (CC casting) method, or the like (step S102).
- DC casting method and the CC casting method are as follows.
- DC casting The molten metal poured through the spout is deprived of heat by the cooling water directly discharged to the bottom block, the water-cooled mold wall, and the outer periphery of the ingot (ingot), solidifies, and the ingot Is pulled down as CC casting: A molten metal is supplied through a casting nozzle between a pair of rolls (or belt casters and block casters), and a thin plate is directly cast by removing heat from the rolls.
- a major difference between the DC casting method and the CC casting method is the cooling rate at the time of casting.
- the CC casting method having a large cooling rate is characterized in that the size of the second phase particles is smaller than that of the DC casting.
- the cooling rate during casting is preferably in the range of 0.1 to 1000 ° C./s.
- the total perimeter of the second phase particles having a longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less may exceed 1000 mm / mm 2 .
- the cooling rate at the time of casting exceeds 1000 ° C./s
- the total perimeter of the second phase particles having the longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less may be less than 10 mm / mm 2 . In this case, sufficient fluttering characteristics may not be obtained.
- step S103 homogenization processing of the cast aluminum alloy is performed.
- heat treatment is performed at 400 to 470 ° C. for 0.5 hours or more and less than 50 hours, and further, heat treatment is performed in two stages of more than 470 ° C. and less than 630 ° C. for 1 hour or more and less than 30 hours. It is preferable.
- the heating temperature or time during the first stage homogenization treatment is less than 400 ° C. or less than 0.5 hour, the total perimeter of the second phase particles having a longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less may be less than 10 mm / mm 2. There is a possibility that sufficient fluttering characteristics cannot be obtained. If the heating temperature or time at the first stage of homogenization exceeds 470 ° C.
- the total perimeter of the second phase particles having a longest diameter of 4 ⁇ m to 30 ⁇ m may exceed 1000 mm / mm 2. .
- the second phase particles may drop and a large dent may be generated, and plating peeling may occur.
- the heating temperature or time at the second stage homogenization treatment is 470 ° C. or less or less than 1 hour, the total perimeter of the second phase particles having a longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less may be less than 10 mm / mm 2. There is a possibility that sufficient fluttering characteristics cannot be obtained.
- the heating temperature or time during the second stage homogenization treatment is 630 ° C. or higher or 30 hours or longer, the total perimeter of the second phase particles having the longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less may exceed 1000 mm / mm 2. .
- the second phase particles may drop and a large dent may be generated, and plating peeling may occur.
- the homogenized aluminum alloy is hot-rolled to obtain a plate material (step S104).
- the conditions are not particularly limited, and the hot rolling start temperature is 300 to 600 ° C., and the hot rolling end temperature is 260 to 400 ° C.
- the hot-rolled plate is cold-rolled to obtain an aluminum alloy plate having a thickness of about 1.3 mm to 0.45 mm (step S105).
- the product is finished to the required product thickness by cold rolling.
- the conditions for cold rolling are not particularly limited, and may be determined according to the required product strength and thickness, and the rolling rate is 10 to 95%.
- An annealing treatment may be performed before cold rolling or during cold rolling to ensure cold rolling processability.
- the heating is preferably performed under the condition of holding at 400 to 500 ° C. for 0 to 60 seconds.
- the aluminum alloy plate is punched into an annular shape to create a disk blank (step S106).
- the disk blank is flattened by performing pressure annealing at 100 ° C. or higher and 390 ° C. or lower for 30 minutes or more in the atmosphere (step S107).
- blank cutting and grinding are performed to obtain an aluminum alloy substrate (step S108).
- degreasing, etching, and zincate treatment Zn substitution treatment
- a base treatment Ni—P plating
- a magnetic material is attached to the surface that has been subjected to the base treatment by sputtering to form a magnetic disk (step S111).
- the distribution and components of the second phase particles may be evaluated using an aluminum alloy plate, a disk blank, an aluminum alloy substrate, or a magnetic disk instead of the aluminum alloy substrate.
- step S201 preparation of the aluminum alloy (step S201) to cold rolling (step S205) is a process of manufacturing an aluminum alloy plate, and the production of the disk blank (step S206) to the adhesion of the magnetic substance (step S211)
- step S201 preparation of the aluminum alloy
- step S205 cold rolling
- step S206 production of the disk blank
- step S211 the adhesion of the magnetic substance
- a molten aluminum alloy material having the above-described component composition is prepared by heating and melting a core material and a skin material according to a conventional method (step S201).
- an aluminum alloy is cast from a molten aluminum alloy material blended in a desired composition by a semi-continuous casting (DC casting) method, a continuous casting (CC casting) method, or the like (step S202-1).
- homogenization treatment of the ingot for skin material is performed, hot rolling to obtain a desired skin material, and a core material having a desired thickness is obtained by chamfering the ingot for core material, on both sides of the core material
- a step of combining the skin materials to form a laminated material is performed (step S202-2).
- an ingot prepared by, for example, a semi-continuous casting (DC casting) method or a continuous casting (CC casting) method is used as the core material.
- the oxide film is removed by performing mechanical removal such as chamfering or cutting, or chemical removal such as alkali cleaning, the subsequent pressure contact between the core material and the skin material is improved (step S202-). 1, S202-2).
- the ingot obtained by the DC casting method or the CC casting method is chamfered and hot-rolled to obtain a plate material having a predetermined size.
- the homogenization treatment may or may not be performed before hot rolling, but when it is performed, it is preferably performed at 350 ° C. or higher and 550 ° C. or lower for 1 hour or longer.
- the conditions are not particularly limited.
- the hot rolling start temperature is 350 ° C. or more and 500 ° C. or less
- the hot rolling end temperature is 260 ° C. It is preferable to set it to 380 degreeC or more.
- the cladding ratio of the skin material is not particularly limited, but a necessary product plate It is appropriately determined according to strength, flatness, and grinding amount, and is preferably 3% or more and 30% or less, and more preferably 5% or more and 20% or less.
- a process of hot rolling to make a skin material with a plate thickness of about 15 mm, and a core material ingot are faced to make a core material with a plate thickness of about 270 mm, and the skin material is combined on both sides of the core material to make a laminated material.
- the cast aluminum alloy is homogenized (step S203).
- the homogenization treatment of the core material and the skin material is performed at 400 to 470 ° C. for 0.5 hours or more and less than 50 hours, and further after 470 ° C. and less than 630 ° C. for 1 hour or more and 30 hours. It is preferable to perform the heat treatment in less than two stages.
- an inert gas such as nitrogen gas or argon gas
- a reducing gas such as carbon monoxide
- a reduced pressure such as a vacuum. It is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere such as gas.
- the homogenized aluminum alloy is hot-rolled to obtain a plate material (step S204).
- the core material and the skin material are clad.
- the conditions are not particularly limited, and the hot rolling start temperature is preferably 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, and the hot rolling end temperature is preferably 260 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
- the plate thickness is about 3.0 mm.
- the aluminum alloy sheet obtained by hot rolling is finished to a desired product sheet thickness by cold rolling (step S205).
- the conditions for cold rolling are not particularly limited, and may be determined according to the required product plate strength and plate thickness.
- the rolling rate is preferably 10% or more and 95% or less.
- An annealing treatment may be performed before cold rolling or during cold rolling to ensure cold rolling processability.
- the annealing treatment is preferably performed at 300 ° C. to 390 ° C. for 0.1 hours to 10 hours.
- the plate thickness is preferably in the range of about 1.3 mm to 0.45 mm.
- the characteristics of the aluminum alloy substrate for the magnetic disk of the core material according to the embodiment of the present invention are, in particular, the cooling rate at the time of casting the core material in Step S202-1. Has a big influence.
- the cooling rate at the time of casting the core material is preferably 0.1 ° C./s or more and 1000 ° C./s or less in order to obtain a desired distribution of the two-phase particles.
- the cooling rate during casting of the core material By setting the cooling rate during casting of the core material to 0.1 to 1000 ° C./s, a large number of second phase particles having a longest diameter of 4 ⁇ m to 30 ⁇ m are generated in the core material, and the total perimeter of the second phase particles is The effect of improving the fluttering characteristic can be obtained. If the cooling rate at the time of casting the core material is less than 0.1 ° C./s, the total perimeter of the second phase particles having the longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less may exceed 1000 mm / mm 2 .
- various methods can be applied to clad the core material and the skin material.
- the rolling press-contact method normally used for manufacture of a brazing sheet etc. is mentioned.
- homogenization step S203
- hot rolling step S204
- cold rolling step S205
- the homogenization treatment of the laminated material is carried out at 400 to 470 ° C. for 0.5 hours or more and less than 50 hours, and then further heated in two stages of more than 470 ° C. and less than 630 ° C. for 1 hour or more and less than 30 hours. It is preferable to carry out the treatment.
- the heating temperature or time during the first stage homogenization treatment is less than 400 ° C. or less than 0.5 hour, the total perimeter of the second phase particles having the longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less of the core is less than 10 mm / mm 2 There is a possibility that sufficient fluttering characteristics may not be obtained. If the heating temperature or time at the first stage of homogenization exceeds 470 ° C.
- the total perimeter of the second phase particles having the longest diameter of 4 ⁇ m to 30 ⁇ m may exceed 1000 mm / mm 2 There is.
- coarse second phase particles on the side of the substrate may drop off, resulting in a large dent and plating peeling at the boundary between the core and skin on the side of the substrate.
- the heating temperature or time at the second stage homogenization treatment is 470 ° C. or less or less than 1 hour, the total perimeter of the second phase particles having a longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less of the core is less than 10 mm / mm 2. There is a possibility.
- the heating temperature or time during the second stage homogenization process is 630 ° C. or more or 30 hours or more, the total perimeter of the second phase particles of the core material having the longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less may exceed 1000 mm / mm 2 There is. In this case, during etching, zincate processing, cutting or grinding, coarse second phase particles on the side of the substrate may drop off, resulting in a large dent and plating peeling at the boundary between the core and skin on the side of the substrate. There is sex.
- step S206 In order to process the clad aluminum alloy plate for a magnetic disk, the process from disk blank creation (step S206) to magnetic material adhesion (step S211) is performed.
- the process of creating a disk blank (step S206) to attaching a magnetic substance (step S211) is a process of processing a bare aluminum alloy plate for a magnetic disk. This is the same as the step (Step S111).
- the preparation of the aluminum alloy (step S301) to cold rolling (step S305) is a process of manufacturing an aluminum alloy plate, and the production of the disk blank (step S306) to the adhesion of the magnetic substance (step S312)
- the manufactured aluminum alloy plate is used as a magnetic disk.
- Preparation of aluminum alloy (step S301) to cold rolling (step S305) includes preparation of aluminum alloy (step S101) to cold, each step of preparing and processing a bare aluminum alloy substrate for a magnetic disk. It is the same as each process of rolling (step S105).
- step S306 In the production of the disc blank (step S306) to the attachment of the magnetic material (step S312), first, an aluminum alloy plate is punched into an annular shape to produce a disc blank (step S306). Next, the disk blank is flattened by performing pressure annealing at 100 ° C. or higher and 390 ° C. or lower for 30 minutes or more in the air (step S307). Next, blank cutting and grinding are performed to obtain an aluminum alloy substrate (step S308). Next, the aluminum alloy substrate surface is degreased and etched as necessary, and the disk blank is coated with a metal film by physical vapor deposition (step S309).
- step S310 degreasing, etching treatment, and twice zincate treatment (Zn substitution treatment) are performed on the disk blank surface coated with the metal film by physical vapor deposition (step S310).
- the surface subjected to the two times of zincate treatment is subjected to the base treatment (Ni—P plating) to produce an aluminum alloy-coated substrate (step S311).
- a magnetic material is attached to the surface subjected to the ground treatment by sputtering to form a magnetic disk (step S312).
- a metal film can be formed by vacuum deposition, molecular beam deposition (MBE), ion plating, ion beam deposition, conventional sputtering, magnetron sputtering, ion beam sputtering, ECR sputtering, or the like.
- MBE molecular beam deposition
- ion plating ion plating
- ion beam deposition conventional sputtering
- magnetron sputtering magnetron sputtering
- ion beam sputtering ion beam sputtering
- ECR sputtering or the like.
- Alloy No. A1 to A18, A20, A21, A23 to A31, A35 to A48, AC1 to AC7, and AC9 to AC13 are alloy nos.
- A19, A22, A32 to A34, and AC8 a molten aluminum alloy was cast by CC casting to produce an ingot (step S102).
- Alloy No. The ingots of A1 to A18, A20, A21, A23 to A31, A35 to A48, AC1 to AC7, and AC9 to AC13 were subjected to 15 mm chamfering on both sides. Next, a homogenization process was performed under the conditions shown in Tables 4 to 6 (step S103). Alloy No. A47 is held at 630 to 640 ° C. for 5 hours after the second-stage homogenization treatment. In addition, Alloy No. AC11 is held at 380 to 390 ° C. for 5 hours. Next, hot rolling was performed at a rolling start temperature of 370 ° C. and a rolling end temperature of 310 ° C.
- step S104 a hot rolled sheet having a thickness of 3.0 mm
- step S104 No.
- the hot rolled sheets of the alloys A1 to A6, A8 to A36 and AC1 to AC4 were annealed (batch type) at 360 ° C. for 2 hours. All the plate materials were rolled to a final plate thickness of 0.8 mm by cold rolling (rolling rate: 73.3%) to obtain aluminum alloy plates (step S105).
- a disk blank was produced by punching the aluminum alloy plate into an annular shape having an outer diameter of 96 mm and an inner diameter of 24 mm (step S106).
- the disc blank was subjected to pressure annealing at 350 ° C. for 3 hours (step S107). End face processing was performed to obtain an outer diameter of 95 mm and an inner diameter of 25 mm, and grinding (surface 10 ⁇ m grinding) was performed (step S108). Then, after degreasing at 60 ° C. for 5 minutes with AD-68F (trade name, manufactured by Uemura Kogyo), etching is performed for 1 minute at 65 ° C. with AD-107F (trade name, manufactured by Uemura Industrial). Desmutting was performed with a% HNO 3 aqueous solution (room temperature) for 20 seconds (step S109). After the surface condition was adjusted in this manner, the disk blank was immersed in a 20 ° C.
- AD-68F trade name, manufactured by Uemura Kogyo
- Step S109 zincate treatment solution of AD-301F-3X (trade name, manufactured by Uemura Kogyo Co., Ltd.) for 0.5 minutes to give the surface a zincate treatment ( Step S109).
- the zincate treatment was performed twice in total, and the surface was peeled off by dipping in a 30% aqueous HNO 3 solution at room temperature for 20 seconds between the zincate treatments.
- An electroless Ni—P plating solution (Nimden HDX (trade name, manufactured by Uemura Kogyo Co., Ltd.)) was used for electroless plating of Ni—P to a thickness of 21 ⁇ m on the surface subjected to zincate treatment twice.
- the obtained plated surface was roughly polished using an alumina slurry having an average particle diameter of 800 nm and a urethane foam polishing pad.
- the amount of rough polishing was 3.8 ⁇ m.
- finish polishing was performed using a colloidal silica having a particle size of 20 to 200 nm and a polishing pad made of urethane foam. Note that the amount of finish polishing was 0.2 ⁇ m.
- the surface of the plating surface is thoroughly rubbed with an alkaline cleaner and PVA sponge, rinsed thoroughly with deionized water having a resistivity of 18 M ⁇ ⁇ cm or more, abrasive grains, chips, and others The attached foreign matter was removed (step S110).
- step S110 The following evaluation was performed on the aluminum alloy ingot after the casting (step S102) process, the aluminum alloy substrate after the grinding (step S108) process, and the aluminum alloy substrate after the plating treatment polishing (step S110) process.
- the disk of 10 sheets of each alloy is implemented until the plating process.
- plating peeling occurred.
- the number of discs from which the plating was peeled was 1 in Example 3, 2 in Example 4, 3 in Example 5, 5 in Example 44, 4 in Example 45, 4 in Example 46, Example 47 was four sheets and Example 48 was four sheets.
- evaluation was performed using a disk on which plating was not peeled off.
- Total number of second-phase particles, longest diameter and circumference 20 fields of view (area of 1 field of view: 0.05 mm 2 ) of the aluminum alloy substrate after grinding (step S108) were observed with an optical microscope at 400 times magnification, and particle analysis software A image-kun (trade name, Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.) The total number of second phase particles (pieces / mm 2 ), the longest diameter and the perimeter was measured (mm / mm 2 ). The measurement used the cross section of the center part of the thickness direction of a board
- the disk flutter was measured using the aluminum alloy substrate after the plating treatment polishing (step S110).
- the disk flutter was measured by placing an aluminum alloy substrate in a commercially available hard disk drive in the presence of air.
- the drive was ST2000 (trade name) manufactured by Seagate, and the motor was driven by directly connecting SLD102 (trade name) manufactured by TechnoAlive to the motor.
- the number of revolutions was 7200 rpm, and a plurality of disks were always installed, and surface vibrations were observed on the surface of the magnetic disk on the upper surface with an LDV1800 (trade name) manufactured by Ono Sokki which is a laser Doppler meter.
- the observed vibration was subjected to spectrum analysis using an Ono Sokki FFT analyzer DS3200 (trade name). The observation was performed by opening a hole in the lid of the hard disk drive and observing the disk surface from the hole. In addition, the squeeze plate installed on a commercially available hard disk is removed for evaluation. The fluttering characteristics were evaluated by the maximum displacement (disc fluttering (nm)) of a broad peak in the vicinity of 300 Hz to 1500 Hz at which fluttering appears. This broad peak is called NRRO (Non-Repeatable Run Out) and is known to have a great influence on the head positioning error.
- NRRO Non-Repeatable Run Out
- Evaluation of fluttering characteristics is A (excellent) in the case of 30 nm or less in the air, B (good) if it is larger than 30 nm and 40 nm or less, C (good) if it is larger than 40 nm and 50 nm or less, and D if larger than 50 nm. (Inferior).
- Examples 1 to 48 were able to obtain good fluttering characteristics.
- the total perimeter of the second phase particles having the longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less in the metal structure was less than 10 mm / mm 2 , and the fluttering characteristics were inferior.
- alloy no The aluminum alloy melts of B1 to B18, B20, B21, B23 to B31, B35 to B48, BC1 to BC7, and BC9 to BC13 are alloy Nos.
- an ingot was produced by the CC method (step S202-1).
- the ingot for skin material was produced by the DC casting method for all alloys.
- Alloy No. The core materials of B1 to B18, B20, B21, B23 to B31, B35 to B48, BC1 to BC7, and BC9 to BC13 were chamfered on both sides of the ingot to make a core material (step S202-2).
- the skin material was chamfered 15 mm on both sides of the ingot, homogenized at 520 ° C. for 6 hours in the atmosphere, hot-rolled, and alloy No. C1 to C18, C20, C21, C23 to C31, C35 to C48, CC1 to CC7 and CC9 to CC13 are hot-rolled plates having a plate thickness of 15 mm.
- C19, C22, C32 to C34 and CC8 were hot-rolled plates having a thickness of 0.5 mm. Thereafter, the hot-rolled sheet was washed with caustic soda to make a skin material, and the skin material was combined on both sides of the core material to make a laminated material.
- step S203 homogenization processing was performed as shown in Tables 16 to 18 (step S203).
- Alloy No. The laminated material of B47 is kept at 630 to 640 ° C. for 5 hours after the second stage homogenization treatment.
- Alloy No. BC11 is held at 380 to 390 ° C. for 5 hours.
- hot rolling was performed at a rolling start temperature of 370 ° C. and a rolling end temperature of 310 ° C. to obtain a hot rolled plate having a plate thickness of 3.0 mm (step S204).
- Alloy No. Hot rolled sheets other than the alloys of B1 to B6, B8 to B36, and BC1 to BC4 were annealed (batch type) at 360 ° C. for 2 hours.
- step S205 All the plate materials were rolled to a final plate thickness of 0.8 mm by cold rolling (rolling rate: 73.3%) to obtain aluminum alloy plates (step S205).
- the aluminum alloy plate was punched out into an annular shape having an outer diameter of 96 mm and an inner diameter of 24 mm to produce a disc blank (step S206).
- the disc blank was subjected to pressure annealing at 350 ° C. for 3 hours (step S207). End face processing was performed to obtain an outer diameter of 95 mm and an inner diameter of 25 mm, and grinding (surface 10 ⁇ m grinding) was performed (step S208). Then, after degreasing at 60 ° C. for 5 minutes with AD-68F (trade name, manufactured by Uemura Kogyo), etching is performed for 1 minute at 65 ° C. with AD-107F (trade name, manufactured by Uemura Industrial). Desmutting with 20% aqueous HNO 3 (room temperature) for 20 seconds. After the surface condition was adjusted in this manner, the disk blank was immersed in a 20 ° C.
- AD-68F trade name, manufactured by Uemura Kogyo
- Step S209 The zincate treatment was performed twice in total, and the surface was peeled off by dipping in a 30% aqueous HNO 3 solution at room temperature for 20 seconds between the zincate treatments.
- the zincate-treated surface was electrolessly plated with Ni—P to a thickness of 21 ⁇ m using an electroless Ni—P plating solution (Nimden HDX (trade name, manufactured by Uemura Kogyo)).
- the obtained plated surface was roughly polished using an alumina slurry having an average particle diameter of 800 nm and a urethane foam polishing pad.
- the amount of rough polishing was 3.8 ⁇ m.
- finish polishing was performed using a colloidal silica having a particle size of 20 to 200 nm and a polishing pad made of urethane foam. Note that the amount of finish polishing was 0.2 ⁇ m.
- the surface of the plating surface is thoroughly rubbed with an alkaline cleaner and PVA sponge, rinsed thoroughly with deionized water having a resistivity of 18 M ⁇ ⁇ cm or more, abrasive grains, chips, and others The attached foreign matter was removed (step S210).
- step S202-1 The following evaluation was performed on the aluminum alloy ingot after the casting (step S202-1) process, the aluminum alloy substrate after the grinding process (step S208), and the aluminum alloy substrate after the plating treatment polishing (step S210) process.
- step S208 the aluminum alloy substrate after the grinding process
- step S210 the aluminum alloy substrate after the plating treatment polishing
- 10 disks of each alloy were implemented until the plating process, plating peeling occurred in some of the disks of Examples 51 to 53 and 92 to 96.
- the number of discs from which the plating was peeled was 1 in Example 51, 2 in Example 52, 3 in Example 53, 4 in Example 92, 3 in Example 93, 3 in Example 94, Example 95 was 3 sheets and Example 96 was 3 sheets. Evaluation was performed using a disk that had not been peeled off.
- Total number of second-phase particles in core material and longest diameter and perimeter 20 sections (area of one field of view: 0.05 mm 2 ) of the aluminum alloy substrate after grinding (step S208) were observed with an optical microscope at a magnification of 400 with an optical microscope, and particle analysis software A image-kun (trade name, Asahi Kasei) The total number (mm / mm 2 ) of the number of second phase particles (pieces / mm 2 ), the longest diameter and the perimeter was measured. The measurement used the cross section of the center part of the thickness direction of a board
- the disk flutter was measured using the aluminum alloy substrate after the plating treatment polishing (step S210).
- the disk flutter was measured by placing an aluminum alloy substrate in a commercially available hard disk drive in the presence of air.
- the drive was ST2000 (trade name) manufactured by Seagate, and the motor was driven by directly connecting SLD102 (trade name) manufactured by TechnoAlive to the motor.
- the number of revolutions was 7200 rpm, and a plurality of disks were always installed, and surface vibrations were observed on the surface of the magnetic disk on the upper surface with an LDV1800 (trade name) manufactured by Ono Sokki which is a laser Doppler meter.
- the observed vibration was subjected to spectrum analysis using an Ono Sokki FFT analyzer DS3200 (trade name). The observation was performed by opening a hole in the lid of the hard disk drive and observing the disk surface from the hole. In addition, the squeeze plate installed on a commercially available hard disk is removed for evaluation. The fluttering characteristics were evaluated by the maximum displacement (disc fluttering (nm)) of a broad peak in the vicinity of 300 Hz to 1500 Hz at which fluttering appears. This broad peak is called NRRO (Non-Repeatable Run Out) and is known to have a great influence on the head positioning error.
- NRRO Non-Repeatable Run Out
- the fluttering characteristics are evaluated in air as A (excellent) when 30 nm or less, B (good) when exceeding 30 nm and 40 nm or less, C (good) when exceeding 40 nm and 50 nm or less, and D when exceeding 50 nm. (Inferior).
- the surface of the aluminum alloy substrate (L-LT surface) after grinding (step S208) is further ground to expose the surface of the core material, Barker etching is performed using Barker's solution, and one sheet is obtained at a magnification of 100 with a polarizing microscope. I took a picture.
- For the measurement of the crystal grain size an average value was obtained by drawing five 500 ⁇ m straight lines in the LT direction (direction perpendicular to the rolling direction) using an intersection line method for counting the number of intersecting crystal grains. .
- Examples 49 to 96 were able to obtain good fluttering characteristics.
- the total perimeter of the second phase particles having the longest diameter of 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less in the metal structure was less than 10 mm / mm 2 , and the fluttering characteristics were inferior.
- Alloy No. A1-1 to A1-18, A1-20, A1-21, A1-23 to A1-31, A1-35 to A1-57, AC1-1 to AC1-7, and AC1-9 to AC1-13 are aluminum.
- a homogenization process was performed under the conditions shown in Tables 25 to 27 (step S303).
- Alloy No. A47 is held at 630 to 640 ° C. for 5 hours after the second-stage homogenization treatment.
- Alloy No. AC1-11 is held at 380 to 390 ° C. for 5 hours.
- hot rolling was performed at a rolling start temperature of 370 ° C. and a rolling end temperature of 310 ° C.
- step S304 to obtain a hot rolled sheet having a sheet thickness of 3.0 mm.
- the hot rolled sheets of the alloys A1-1 to A1-6, A1-8 to A1-36, and AC1-1 to AC1-4 were annealed (batch type) at 360 ° C. for 2 hours. All the plate materials were rolled to a final plate thickness of 0.8 mm by cold rolling (rolling rate: 73.3%) to obtain aluminum alloy plates (step S305).
- the aluminum alloy plate was punched out into an annular shape having an outer diameter of 96 mm and an inner diameter of 24 mm to produce a disc blank (step S306).
- the disc blank was subjected to pressure annealing at 350 ° C. for 3 hours (step S307). End face processing was performed to obtain an outer diameter of 95 mm and an inner diameter of 25 mm, and grinding (surface 10 ⁇ m grinding) was performed (step S308). Next, as shown in Table 28 to Table 30, the metal or alloy of alloys C1-1 to C1-57 and CC1-1 to CC1-13 is formed as a film over the entire circumference of the disk blank by sputtering. (Step S309) Then, after degreasing at 60 ° C. with AD-68F (trade name, manufactured by Uemura Kogyo), etching is performed at 65 ° C.
- AD-68F trade name, manufactured by Uemura Kogyo
- Step S309 the disk blank was immersed in a 20 ° C. zincate treatment solution of AD-301F-3X (trade name, manufactured by Uemura Kogyo Co., Ltd.) for 0.5 minutes to perform a zincate treatment on the surface ( Step S309).
- the zincate treatment was performed twice in total, and the surface was peeled off by dipping in a 30% aqueous HNO 3 solution at room temperature for 20 seconds between the zincate treatments.
- An electroless Ni—P plating solution (Nimden HDX (trade name, manufactured by Uemura Kogyo Co., Ltd.)) was used for electroless plating of Ni—P to a thickness of 21 ⁇ m on the surface subjected to zincate treatment twice.
- the obtained plated surface was roughly polished using an alumina slurry having an average particle diameter of 800 nm and a urethane foam polishing pad.
- the amount of rough polishing was 3.8 ⁇ m.
- finish polishing was performed using a colloidal silica having a particle size of 20 to 200 nm and a polishing pad made of urethane foam. Note that the amount of finish polishing was 0.2 ⁇ m.
- the surface of the plating surface is thoroughly rubbed with an alkaline cleaner and PVA sponge, rinsed thoroughly with deionized water having a resistivity of 18 M ⁇ ⁇ cm or more, abrasive grains, chips, and others
- deionized water having a resistivity of 18 M ⁇ ⁇ cm or more, abrasive grains, chips, and others
- the attached foreign matter was removed (step S310).
- step S302 The following evaluation was performed for the aluminum alloy ingot after the casting (step S302) process, the aluminum alloy substrate after the grinding process (step S308), and the aluminum alloy substrate after the plating treatment polishing (step S310) process.
- the disk of 10 sheets of each alloy is implemented until the plating process.
- plating peeling occurred in some of the discs of Examples 1-3 to 1-5, 1-44 to 1-48, 1-56, and 1-57.
- the number of discs from which plating was peeled was 1 in Example 1-3, 2 in Example 1-4, 3 in Example 1-5, 4 in Example 1-44, and 1-45. 5 sheets, 5 sheets of Example 1-46, 5 sheets of Example 1-47, 4 sheets of Example 1-48, 4 sheets of Example 1-56, 4 sheets of Example 1-57 .
- evaluation was performed using a disk on which plating was not peeled off.
- Total number of second-phase particles, longest diameter and circumference 20 fields of view (area of 1 field of view: 0.05 mm 2 ) of the aluminum alloy substrate after grinding (step S308) was observed with an optical microscope at 400 times magnification, and particle analysis software A image-kun (trade name, Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.) The total number of second phase particles (pieces / mm 2 ), the longest diameter and the perimeter was measured (mm / mm 2 ). The measurement used the cross section of the center part of the thickness direction of a board
- the disk flutter was measured using the aluminum alloy substrate after the plating treatment polishing (step S310).
- the disk flutter was measured by placing an aluminum alloy substrate in a commercially available hard disk drive in the presence of air.
- the drive was ST2000 (trade name) manufactured by Seagate, and the motor was driven by directly connecting SLD102 (trade name) manufactured by TechnoAlive to the motor.
- the number of revolutions was 7200 rpm, and a plurality of disks were always installed, and surface vibrations were observed on the surface of the magnetic disk on the upper surface with an LDV1800 (trade name) manufactured by Ono Sokki which is a laser Doppler meter.
- the observed vibration was subjected to spectrum analysis using an Ono Sokki FFT analyzer DS3200 (trade name). The observation was performed by opening a hole in the lid of the hard disk drive and observing the disk surface from the hole. In addition, the squeeze plate installed on a commercially available hard disk is removed for evaluation. The fluttering characteristics were evaluated by the maximum displacement (disc fluttering (nm)) of a broad peak in the vicinity of 300 Hz to 1500 Hz at which fluttering appears. This broad peak is called NRRO (Non-Repeatable Run Out) and is known to have a great influence on the head positioning error.
- NRRO Non-Repeatable Run Out
- Evaluation of fluttering characteristics is A (excellent) in the case of 30 nm or less in the air, B (good) if it is larger than 30 nm and 40 nm or less, C (good) if it is larger than 40 nm and 50 nm or less, and D if larger than 50 nm. (Inferior).
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Abstract
本発明は、ディスク・フラッタの発生が少ない磁気ディスク用アルミニウム合金基板を提供するものである。 本発明に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、金属組織における最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2以上であるという特徴を有する。
Description
本発明は、磁気ディスク用基板に関する。
コンピュータの記憶装置に用いられる磁気ディスク(例えば、アルミニウム(Al)合金製磁気ディスク)は、良好なめっき性を有するとともに機械的特性や加工性が優れる基板を用いて製造される。例えば、JIS5086(3.5質量%以上4.5質量%以下のMg、0.50質量%以下のFe、0.40質量%以下のSi、0.20質量%以上0.70質量%以下のMn、0.05質量%以上0.25質量%以下のCr、0.10質量%以下のCu、0.15質量%以下のTi、及び0.25質量%以下のZn、残部Al及び不可避的不純物)によるアルミニウム合金を基本とした基板などから製造されている。
一般的な磁気ディスクの製造は、まず円環状アルミニウム合金基板を作製し、該アルミニウム合金基板にめっきを施し、次いで該アルミニウム合金基板の表面に磁性体を付着させることにより行われている。
例えば、前記JIS5086合金によるアルミニウム合金製磁気ディスクは以下の製造工程により製造される。まず、所定の化学成分としたアルミニウム合金素材を鋳造し、その鋳塊を熱間圧延し、次いで冷間圧延を施し、磁気ディスクとして必要な厚みの圧延材を作製する。この圧延材は、必要に応じ冷間圧延の途中等に焼鈍を施すことが好ましい。次に、この圧延材を円環状に打抜き、前記製造工程により生じた歪み等を除去するため、円環状にしたアルミニウム合金板を積層し、両面から加圧しつつ焼鈍を施して平坦化する加圧焼鈍を行って、円環状アルミニウム合金基板は作製される。
このようにして作製された円環状アルミニウム合金基板に、前処理として切削加工、研削加工、脱脂処理、エッチング処理、及びジンケート処理(Zn置換処理)を施し、次いで下地処理として硬質非磁性金属であるNi-Pを無電解めっきし、該めっき表面にポリッシングを施した後、磁性体をスパッタリングしてアルミニウム合金製磁気ディスクは製造される。
ところで、近年、磁気ディスクには、マルチメディア等のニーズから大容量化及び高密度化、高速化が求められている。大容量化のため、記憶装置に搭載される磁気ディスクの枚数が増加しており、それに伴い磁気ディスクの薄肉化も求められている。
しかしながら、薄肉化、高速化に伴い剛性の低下や高速回転による流体力の増加に伴う励振力が増加し、ディスク・フラッタが発生しやすくなる。これは、磁気ディスクを高速で回転させると不安定な気流がディスク間に発生し、その気流により磁気ディスクの振動(フラッタリング)が起こることに起因する。これは、基板の剛性が低いと磁気ディスクの振動が大きくなり、ヘッドがその変化に追従できないためと考えられる。フラッタリングが起きると読み取り部であるヘッドの位置決め誤差が増加する。そのためディスク・フラッタの減少が強く求められている。
また、磁気ディスクの高密度化により、1ビットあたりの磁気領域が益々微小化される。
このような実情から、近年ではディスク・フラッタが小さい特性を有する磁気ディスク用アルミニウム合金基板が強く望まれ、検討がなされている。例えば、ハードディスクドライブ内に、ディスクと対向するプレートを有する気流抑制部品を実装することが提案されている。例えば、特許文献1は、アクチュエータの上流側にエア・スポイラを設置した磁気ディスク装置が提案されている。このエア・スポイラは、磁気ディスク上のアクチュエータに向かう空気流を弱めて、磁気ヘッドの風乱振動を低減する。また、エア・スポイラは、磁気ディスク上の気流を弱めることで、ディスク・フラッタを抑制する。
高い平滑性を有するめっきを得るために、例えば、ピット抑制の目的で、めっき前のアルミニウム合金基板に金属皮膜を形成することが提案されている。例えば、特許文献2には、磁気記録媒体用のアルミニウム合金基板であって、基板表面に物理蒸着により形成されたAl合金薄膜(金属皮膜)を有する、磁気記録媒体用Al合金基板が開示されている。このAl合金薄膜の膜厚は、50~1000nmであることが開示されている。
さらに、特許文献3には、アルミニウム合金製基板の表面に、物理蒸着によりZnおよびNiのうちの少なくとも1種を含む金属薄膜を形成する工程と、金属薄膜を形成したアルミニウム合金製基板にNi-Pを無電解めっきする工程とを行う、磁気記録媒体用アルミニウム合金基板の製造方法が開示されている。この金属皮膜の膜厚は、10~200nmであることが開示されている。
高い平滑性を有するめっきを得るために、例えば、ピット抑制の目的で、めっき前のアルミニウム合金基板に金属皮膜を形成することが提案されている。例えば、特許文献2には、磁気記録媒体用のアルミニウム合金基板であって、基板表面に物理蒸着により形成されたAl合金薄膜(金属皮膜)を有する、磁気記録媒体用Al合金基板が開示されている。このAl合金薄膜の膜厚は、50~1000nmであることが開示されている。
さらに、特許文献3には、アルミニウム合金製基板の表面に、物理蒸着によりZnおよびNiのうちの少なくとも1種を含む金属薄膜を形成する工程と、金属薄膜を形成したアルミニウム合金製基板にNi-Pを無電解めっきする工程とを行う、磁気記録媒体用アルミニウム合金基板の製造方法が開示されている。この金属皮膜の膜厚は、10~200nmであることが開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されている方法では、設置したエア・スポイラと磁気ディスク用基板との間隔の違いによりフラッタリング抑制効果が異なり、部品精度を必要とし、部品コストの増大を招いている。
また、特許文献2に開示された手段は、従来の磁気記録媒体用アルミニウム合金基板よりも、Ni-Pめっき後の表面欠陥を低減することができる磁気記録媒体用アルミニウム合金基板およびこのアルミニウム合金基板を用いた磁気記録媒体を提供することをその課題とする。しかし、ディスク・フラッタの問題は何ら記載されていない。
さらに、特許文献3に開示された手段は、Ni-Pめっき皮膜の欠陥発生を高水準で抑制できる磁気記録媒体用アルミニウム合金基板を提供することをその課題とする。しかし、ディスク・フラッタの問題は何ら記載されていない。
また、特許文献2に開示された手段は、従来の磁気記録媒体用アルミニウム合金基板よりも、Ni-Pめっき後の表面欠陥を低減することができる磁気記録媒体用アルミニウム合金基板およびこのアルミニウム合金基板を用いた磁気記録媒体を提供することをその課題とする。しかし、ディスク・フラッタの問題は何ら記載されていない。
さらに、特許文献3に開示された手段は、Ni-Pめっき皮膜の欠陥発生を高水準で抑制できる磁気記録媒体用アルミニウム合金基板を提供することをその課題とする。しかし、ディスク・フラッタの問題は何ら記載されていない。
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ディスク・フラッタの発生が少ない特性を有する磁気ディスク用アルミニウム合金基板を提供することを課題とする。
本発明の磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、
金属組織における最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2以上である。
金属組織における最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2以上である。
本発明の磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、
0.10質量%以上24.00質量%以下のSi、0.05質量%以上10.00質量%以下のFe、0.10質量%以上15.00質量%以下のMn、及び0.10質量%以上20.00質量%以下のNiのうち1種又は2種以上を含有し、且つ、Si+Fe+Mn+Ni≧0.20質量%の関係を有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなっていてもよい。
0.10質量%以上24.00質量%以下のSi、0.05質量%以上10.00質量%以下のFe、0.10質量%以上15.00質量%以下のMn、及び0.10質量%以上20.00質量%以下のNiのうち1種又は2種以上を含有し、且つ、Si+Fe+Mn+Ni≧0.20質量%の関係を有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなっていてもよい。
前記磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、
(1)0.005質量%以上10.000質量%以下のCu、
0.100質量%以上6.000質量%以下のMg、
0.010質量%以上5.000質量%以下のCr、
0.010質量%以上5.000質量%以下のZr、
からなる群から選択された1もしくは2以上の元素、
(2)0.0001質量%以上0.1000質量%以下のBe、
(3)0.001質量%以上0.100質量%以下のNa、
0.001質量%以上0.100質量%以下のSr、
0.001質量%以上0.100質量%以下のP、
からなる群から選択された1もしくは2以上の元素、
(4)個々の含有量が0.1質量%以上5.0質量%以下のPb、Sn、In、Cd、Bi及びGe
からなる群から選択された1もしくは2以上の元素、
(5)0.005質量%以上10.000質量%以下のZn、並びに/又は
(6)含有量の合計が0.005質量%以上0.500質量%以下のTi、B及びVからなる群
から選択された1もしくは2以上の元素、
前記(1)~(6)からなる群から選択された1もしくは2以上の元素をさらに含有していてもよい。
(1)0.005質量%以上10.000質量%以下のCu、
0.100質量%以上6.000質量%以下のMg、
0.010質量%以上5.000質量%以下のCr、
0.010質量%以上5.000質量%以下のZr、
からなる群から選択された1もしくは2以上の元素、
(2)0.0001質量%以上0.1000質量%以下のBe、
(3)0.001質量%以上0.100質量%以下のNa、
0.001質量%以上0.100質量%以下のSr、
0.001質量%以上0.100質量%以下のP、
からなる群から選択された1もしくは2以上の元素、
(4)個々の含有量が0.1質量%以上5.0質量%以下のPb、Sn、In、Cd、Bi及びGe
からなる群から選択された1もしくは2以上の元素、
(5)0.005質量%以上10.000質量%以下のZn、並びに/又は
(6)含有量の合計が0.005質量%以上0.500質量%以下のTi、B及びVからなる群
から選択された1もしくは2以上の元素、
前記(1)~(6)からなる群から選択された1もしくは2以上の元素をさらに含有していてもよい。
前記磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、
表面の結晶粒径の平均値が70μm以下であってもよい。
表面の結晶粒径の平均値が70μm以下であってもよい。
前記磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、
両面に純Al皮膜又はAl-Mg系合金皮膜を有していてもよい。
両面に純Al皮膜又はAl-Mg系合金皮膜を有していてもよい。
前記磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、
両面に10nm以上3000nm以下の金属皮膜を有していてもよい。
両面に10nm以上3000nm以下の金属皮膜を有していてもよい。
前記磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、
表面に、無電解Ni-Pめっき処理層とその上の磁性体層を有していてもよい。
表面に、無電解Ni-Pめっき処理層とその上の磁性体層を有していてもよい。
前記磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法は、
アルミニウム合金を用いて鋳塊を鋳造する鋳造工程と、鋳塊を熱間圧延する熱間圧延工程と、熱間圧延板を冷間圧延する冷間圧延工程と、冷間圧延板を円環状に打ち抜くディスクブランク打抜き工程と、打ち抜いたディスクブランクを加圧焼鈍する加圧焼鈍工程と、を含む。
アルミニウム合金を用いて鋳塊を鋳造する鋳造工程と、鋳塊を熱間圧延する熱間圧延工程と、熱間圧延板を冷間圧延する冷間圧延工程と、冷間圧延板を円環状に打ち抜くディスクブランク打抜き工程と、打ち抜いたディスクブランクを加圧焼鈍する加圧焼鈍工程と、を含む。
前記鋳造工程と熱間圧延工程の間に、鋳塊を均質化熱処理する均質化熱処理工程を更に含んでもよい。
前記冷間圧延の前又は途中に圧延板を焼鈍する焼鈍処理工程を更に含んでもよい。
前記磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法であって、アルミニウム合金を用いて心材用鋳塊を鋳造する心材鋳造工程と、純Al又はAl-Mg系合金を用いて皮材用鋳塊を鋳造する皮材鋳造工程と、皮材用鋳塊を均質化処理し、次いで熱間圧延して皮材とする皮材工程と、心材用鋳塊の両面に皮材をそれぞれ合わせて合わせ材とする合わせ材工程と、合わせ材を熱間圧延する熱間圧延工程と、熱間圧延板を冷間圧延する冷間圧延工程と、冷間圧延板を円環状に打ち抜くディスクブランク打抜き工程と、打ち抜いたブランクを加圧焼鈍する加圧焼鈍工程と、を含む。
前記合わせ材工程と熱間圧延工程の間に、合わせ材を均質化熱処理する均質化熱処理工程を更に含んでもよい。
前記冷間圧延の前又は途中に圧延板を焼鈍する焼鈍処理工程を更に含んでもよい。
本発明によれば、ディスク・フラッタの発生が少ない特性を有する磁気ディスク用基板を提供することができる。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
本発明者らは、基板のフラッタリング特性と基板の素材との関係に着目し、これら特性と基板(磁気ディスク材料)の特性との関係について鋭意調査研究した。この結果、アルミニウム合金基板の金属組織における第二相粒子の周囲長の合計が空気中又はヘリウム中で測定される磁気ディスクのフラッタリング特性に大きな影響を与えることを見出した。この結果、本発明者らは、金属組織における最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2以上である磁気ディスク用アルミニウム合金基板において、フラッタリング特性が向上することを見出した。これらの知見に基づいて、本発明者らは本発明を為すに至ったものである。
本発明においては、特に限定されないが、磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、金属組織における最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の存在密度が、100~50000個/mm2である。
ここで、上記第二相粒子とは、析出物や晶出物を意味する。具体的には、上記第二相粒子とは、Si粒子、Al-Fe系化合物(Al3Fe、Al6Fe、Al6(Fe、Mn)、Al-Fe-Si、Al-Fe-Mn-Si、Al-Fe-Ni、Al-Cu-Fe等)、Al-Mn系化合物(Al6Mn、Al-Mn-Si等)、Al-Ni系化合物(Al3Ni等)、Al-Cu系化合物(Al2Cu等)、Mg-Si系化合物(Mg2Si等)、Al-Cr系化合物(Al7Cr等)、Al-Zr系化合物(Al3Zr等)、Pb粒子、Sn粒子、In粒子、Cd粒子、Bi粒子、Ge粒子等の粒子等をいう。
ここで、上記第二相粒子とは、析出物や晶出物を意味する。具体的には、上記第二相粒子とは、Si粒子、Al-Fe系化合物(Al3Fe、Al6Fe、Al6(Fe、Mn)、Al-Fe-Si、Al-Fe-Mn-Si、Al-Fe-Ni、Al-Cu-Fe等)、Al-Mn系化合物(Al6Mn、Al-Mn-Si等)、Al-Ni系化合物(Al3Ni等)、Al-Cu系化合物(Al2Cu等)、Mg-Si系化合物(Mg2Si等)、Al-Cr系化合物(Al7Cr等)、Al-Zr系化合物(Al3Zr等)、Pb粒子、Sn粒子、In粒子、Cd粒子、Bi粒子、Ge粒子等の粒子等をいう。
以下、本発明の実施形態に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板について詳細に説明する。
磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、単層のベア材又は3層のクラッド材として用いられる。クラッド材とは異なる2つ以上の合金板を冶金的に接合した合金板のことで、ここでは3層クラッド材の中間材を心材とし、心材の両面にある材料を皮材とする。また、アルミニウム合金基板は特別な記載がない場合、ベア材とクラッド材の両方を含む。さらに金属皮膜を基板表面に物理蒸着してもよい。
以下、本発明の実施形態に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板のクラッド材の心材及びベア材における第二相粒子の分布状態について説明する。
(最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2以上)
アルミニウム合金基板の金属組織中に存在する最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2以上ある場合に、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性の向上、即ち、フラッタリング最大変位を小さくする効果がある。フラッタリング特性の向上は第二相粒子の表面積が増えることによりもたらされると考えられる。これは、気流により発生した振動がディスク中を伝播する過程でアルミニウム合金マトリックスと第二相粒子との界面で吸収されて減衰したためと考えられる。また、フラッタリング最大変位はアルミニウム合金マトリックス中に分散する第二相粒子の表面積に比例すると考えられ、第二相粒子の周囲長の2乗に比例すると考えられる。
アルミニウム合金基板の金属組織中に存在する最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2以上ある場合に、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性の向上、即ち、フラッタリング最大変位を小さくする効果がある。フラッタリング特性の向上は第二相粒子の表面積が増えることによりもたらされると考えられる。これは、気流により発生した振動がディスク中を伝播する過程でアルミニウム合金マトリックスと第二相粒子との界面で吸収されて減衰したためと考えられる。また、フラッタリング最大変位はアルミニウム合金マトリックス中に分散する第二相粒子の表面積に比例すると考えられ、第二相粒子の周囲長の2乗に比例すると考えられる。
アルミニウム合金基板の金属組織中に存在する第二相粒子の最長径が4μm未満の場合は、アルミニウム合金マトリックスと第二相粒子との界面で吸収される振動エネルギーが小さいため、フラッタリング特性が向上しなくなる。そのため、アルミニウム合金基板の金属組織中に存在する第二相粒子の最長径は4μm以上の範囲とする。また、第二相粒子の最長径は、フラッタリング特性との兼合いから5μm以上の範囲が好ましい。一方、第二相粒子の最長径が30μmを超えると、ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削又は研削加工時に第二相粒子が脱落して大きな窪みが発生し、めっき剥離が生じる可能性がある。また、クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大な第二相粒子が脱落して大きな窪みが発生し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じる可能性がある。そのため、第二相粒子の最長径の上限は30μmとする。
アルミニウム合金基板の金属組織中に存在する第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満の場合は、アルミニウム合金マトリックスと第二相粒子との界面で吸収される振動エネルギーが小さいため、フラッタリング特性が向上しなくなる。そのため、アルミニウム合金基板の金属組織中に存在する第二相粒子の周囲長の合計は10mm/mm2以上の範囲とする。また、第二相粒子の周囲長の合計は、フラッタリング特性との兼合いから30mm/mm2以上の範囲が好ましい。なお、周囲長の合計の上限値は特に限定されるものではないが、第二相粒子の周囲長の合計が長くなると圧延工程における加工性が徐々に低下し、周囲長の合計が1000mm/mm2を超えると圧延が困難になり、アルミニウム合金基板の製造が困難となる可能性がある。また、ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削又は研削加工時に第二相粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大な第二相粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。そのため、第二相粒子の周囲長の合計の上限は1000mm/mm2が好ましい。
なお、本発明において最長径とは、光学顕微鏡で観測される第二相粒子の平面画像において、以下の長さをいう。まず、輪郭線上における一点と輪郭線上の他の点との距離の最大値を計測し、次に、この最大値を輪郭線上における全ての点について計測し、最後に、これら全最大値のうちから選択される最も大きなものをいう。周囲長の合計とは、光学顕微鏡で撮影した第二相粒子の像の外周の長さの合計を示す。
図1はアルミニウム合金基板において第二相粒子の周囲長とフラッタリング特性の関係を示したグラフである。フラッタリング特性は板厚によって異なるため周囲長が0の場合つまり第2相粒子が観察できなかった場合の合金でのフラッタリング特性でそれぞれの周囲長の合計の場合のフラッタリング特性を割って無次元化して示した。周囲長の合計が長くなるにつれ、フラッタリング特性が向上しているのがわかる。図1からは、周囲長の合計が10mm/mm2以上のときに、フラッタリング特性が向上していることがわかる。鋳造方法やその後の加熱方法により第二相粒子の発生形態は異なることから、最終的な基板合金が板厚に対して必要なフラッタリング特性を持つように第二相粒子の分布は制御すれば良い。
フラッタリング特性はハードディスクドライブのモーター特性にも影響を受ける。本発明の実施形態においては、フラッタリング特性は、空気中では、50nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましい。これ以下であれば一般的なハードディスクドライブ(HDD)向けの使用に耐えうると判断した。
また、フラッタリング特性は、ヘリウム中では、30nm以下であることが好ましい。これ以下であればより高密度な記録容量のハードディスクドライブ向けの使用に耐えうると判断した。
ただし、使用するハードディスクドライブによって異なるため、必要なフラッタリング特性に対して、適宜、第二相粒子の分布状態を決定すれば良い。これらは、以下に述べる添加元素の含有量、鋳造時の冷却速度を含めた鋳造方法、並びに、その後の熱処理と加工による熱履歴及び加工履歴、をそれぞれ適正に調整することによって得られる。
また、フラッタリング特性は、ヘリウム中では、30nm以下であることが好ましい。これ以下であればより高密度な記録容量のハードディスクドライブ向けの使用に耐えうると判断した。
ただし、使用するハードディスクドライブによって異なるため、必要なフラッタリング特性に対して、適宜、第二相粒子の分布状態を決定すれば良い。これらは、以下に述べる添加元素の含有量、鋳造時の冷却速度を含めた鋳造方法、並びに、その後の熱処理と加工による熱履歴及び加工履歴、をそれぞれ適正に調整することによって得られる。
本発明の実施態様においては、板厚は0.45mm以上であることが好ましい。0.45mm未満であると、ハードディスクドライブの取り付け時などに発生する落下などによる加速力により基板が変形するおそれがある。但し、耐力を上げることによって変形が抑制できればこの限りではない。板厚は1.3mmより大きいとフラッタリング特性は改善するがハードディスク内に搭載できるディスク枚数が減ってしまうため好適ではない。
さらに、ハードディスク内にヘリウムを充填することで流体力を下げることができることが知られている。これはヘリウムのガス粘度が空気と比べると約1/8と小さくなるために、ハードディスクの回転に伴うガスの流れによって発生するフラッタリングを発生するガス流れの力を小さくすることが出来るためである。
(ベア材及びクラッド材の心材の組成)
以下、本発明の実施形態に係るAl-Si系、Al-Fe系、Al-Mn系、Al-Ni系又はAl-Si-Fe-Mn-Ni系磁気ディスク用アルミニウム合金基板を構成するベア材及びクラッド材の心材のアルミニウム合金成分及びその含有量について説明する。
以下、本発明の実施形態に係るAl-Si系、Al-Fe系、Al-Mn系、Al-Ni系又はAl-Si-Fe-Mn-Ni系磁気ディスク用アルミニウム合金基板を構成するベア材及びクラッド材の心材のアルミニウム合金成分及びその含有量について説明する。
磁気ディスク用アルミニウム合金基板のフラッタリング特性をさらに向上させるためには、(1)好ましくは0.10質量%以上24.00質量%以下のSi、好ましくは0.05質量%以上10.00質量%以下のFe、好ましくは0.10質量%以上15.00質量%以下のMn、及び好ましくは0.10質量%以上20.00質量%以下のNiのうち1種又は2種以上の添加元素を含有し、且つ、Si+Fe+Mn+Ni≧0.20質量%の関係を有し、さらに、必要によって、(2)好ましくは0.005質量%以上10.000質量%以下のCu、好ましくは0.100質量%以上6.000質量%以下のMg、好ましくは0.010質量%以上5.000質量%以下のCr、好ましくは0.010質量%以上5.000質量%以下のZr、からなる群から選択される1もしくは2以上の元素、(3)好ましくは0.0001質量%以上0.1000質量%以下のBe、(4)好ましくは0.001質量%以上0.100質量%以下のNa、好ましくは0.001質量%以上0.100質量%以下のSr、好ましくは0.001質量%以上0.100質量%以下のP、からなる群から選択される1もしくは2以上の元素、(5)個々の含有量が好ましくは0.1質量%以上5.0質量%以下のPb、Sn、In、Cd、Bi及びGeからなる群から選択される1もしくは2以上の元素、(6)好ましくは0.005質量%以上10.000質量%以下のZn、並びに/又は(7)含有量の合計が好ましくは0.005質量%以上0.500質量%以下のTi、B及びVからなる群から選択される1もしくは2以上の元素、上記(2)~(7)からなる群から選択される1もしくは2以上の選択元素をさらに含有するアルミニウム合金を用いることもできる。以下これらの添加元素と選択元素を説明する。
(シリコン)
Siは、主として第二相粒子(Si粒子等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。このような材料に振動を加えると、第二相粒子とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。アルミニウム合金中のSiの含有量が0.10質量%以上であることによって、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のSiの含有量が24.00質量%以下であることによって、粗大なSi粒子が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削又は研削加工時にSi粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なSi粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、圧延工程における加工性低下を一層抑制することができる。そのため、アルミニウム合金中のSiの含有量は、0.10質量%以上24.00質量%以下の範囲が好ましく、0.10質量%以上18.00質量%未満の範囲がより好ましく、0.10質量%以上5.00質量%未満が更に好ましく、0.10質量%以上0.50質量%未満が更に一層好ましい。
Siは、主として第二相粒子(Si粒子等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。このような材料に振動を加えると、第二相粒子とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。アルミニウム合金中のSiの含有量が0.10質量%以上であることによって、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のSiの含有量が24.00質量%以下であることによって、粗大なSi粒子が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削又は研削加工時にSi粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なSi粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、圧延工程における加工性低下を一層抑制することができる。そのため、アルミニウム合金中のSiの含有量は、0.10質量%以上24.00質量%以下の範囲が好ましく、0.10質量%以上18.00質量%未満の範囲がより好ましく、0.10質量%以上5.00質量%未満が更に好ましく、0.10質量%以上0.50質量%未満が更に一層好ましい。
(鉄)
Feは、主として第二相粒子(Al-Fe系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。このような材料に振動を加えると、第二相粒子とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。アルミニウム合金中のFeの含有量が0.05質量%以上であることによって、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のFeの含有量が10.00質量%以下であることによって、粗大なAl-Fe系化合物子が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削又は研削加工時にAl-Fe系化合物粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Fe系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、圧延工程における加工性低下を一層抑制することができる。そのため、アルミニウム合金中のFeの含有量は、0.05質量%以上10.00質量%以下の範囲が好ましく、0.50質量%以上5.00質量%以下の範囲がより好ましい。
Feは、主として第二相粒子(Al-Fe系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。このような材料に振動を加えると、第二相粒子とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。アルミニウム合金中のFeの含有量が0.05質量%以上であることによって、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のFeの含有量が10.00質量%以下であることによって、粗大なAl-Fe系化合物子が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削又は研削加工時にAl-Fe系化合物粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Fe系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、圧延工程における加工性低下を一層抑制することができる。そのため、アルミニウム合金中のFeの含有量は、0.05質量%以上10.00質量%以下の範囲が好ましく、0.50質量%以上5.00質量%以下の範囲がより好ましい。
(マンガン)
Mnは、主として第二相粒子(Al-Mn系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。このような材料に振動を加えると、第二相粒子とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。アルミニウム合金中のMnの含有量が0.10質量%以上であることによって、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のMnの含有量が15.00質量%以下であることによって、粗大なAl-Mn系化合物子が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削又は研削加工時にAl-Mn系化合物粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Mn系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、圧延工程における加工性低下を一層抑制することができる。そのため、アルミニウム合金中のMnの含有量は、0.10質量%以上15.00質量%以下の範囲が好ましく、0.50質量%以上5.00質量%以下の範囲がより好ましい。
Mnは、主として第二相粒子(Al-Mn系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。このような材料に振動を加えると、第二相粒子とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。アルミニウム合金中のMnの含有量が0.10質量%以上であることによって、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のMnの含有量が15.00質量%以下であることによって、粗大なAl-Mn系化合物子が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削又は研削加工時にAl-Mn系化合物粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Mn系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、圧延工程における加工性低下を一層抑制することができる。そのため、アルミニウム合金中のMnの含有量は、0.10質量%以上15.00質量%以下の範囲が好ましく、0.50質量%以上5.00質量%以下の範囲がより好ましい。
(ニッケル)
Niは、主として第二相粒子(Al-Ni系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。このような材料に振動を加えると、第二相粒子とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。アルミニウム合金中のNiの含有量が0.10質量%以上であることによって、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のNiの含有量が20.00質量%以下であることによって、粗大なAl-Ni系化合物子が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削又は研削加工時にAl-Ni系化合物粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Ni系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、圧延工程における加工性低下を一層抑制することができる。そのため、アルミニウム合金中のNiの含有量は、0.10質量%以上20.00質量%以下の範囲が好ましく、0.50質量%以上10.00質量%以下の範囲がより好ましい。
Niは、主として第二相粒子(Al-Ni系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。このような材料に振動を加えると、第二相粒子とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。アルミニウム合金中のNiの含有量が0.10質量%以上であることによって、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のNiの含有量が20.00質量%以下であることによって、粗大なAl-Ni系化合物子が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削又は研削加工時にAl-Ni系化合物粒子が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Ni系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、圧延工程における加工性低下を一層抑制することができる。そのため、アルミニウム合金中のNiの含有量は、0.10質量%以上20.00質量%以下の範囲が好ましく、0.50質量%以上10.00質量%以下の範囲がより好ましい。
(Si+Fe+Mn+Ni≧0.20質量%)
本発明においては、Si、Fe、Mn及びNiのうち1種または2種以上をそれぞれ前述の所定の量で含有すると共に、Si+Fe+Mn+Ni≧0.20質量%の関係式を満足することで、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。先述の関係式を満足することで、マトリックス中に第二相粒子が多数存在し、第二相粒子とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。そのため、アルミニウム合金中のSi+Fe+Mn+Niは、0.20質量%以上の範囲が好ましく、0.40質量%以上20.00質量%以下の範囲がより好ましい。
本発明においては、Si、Fe、Mn及びNiのうち1種または2種以上をそれぞれ前述の所定の量で含有すると共に、Si+Fe+Mn+Ni≧0.20質量%の関係式を満足することで、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。先述の関係式を満足することで、マトリックス中に第二相粒子が多数存在し、第二相粒子とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。そのため、アルミニウム合金中のSi+Fe+Mn+Niは、0.20質量%以上の範囲が好ましく、0.40質量%以上20.00質量%以下の範囲がより好ましい。
(銅)
Cuは、主として第二相粒子(Al-Cu系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。また、ジンケート処理時のAl溶解量を減少させる。またジンケート皮膜を均一に、薄く、緻密に付着させ、次工程のめっきの平滑性を向上させる効果がある。アルミニウム合金中のCuの含有量が0.005質量%以上であることによって、フラッタリング特性向上の効果と平滑生を向上させる効果とを一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のCuの含有量が10.000質量%以下であることによって、粗大なAl-Cu系化合物の多数生成を抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時にAl-Cu系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Cu系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、Cuの含有量が10.000質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のCuの含有量は、0.005質量%以上10.000質量%以下の範囲が好ましく、0.005質量%以上0.400質量%以下の範囲がより好ましい。
Cuは、主として第二相粒子(Al-Cu系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。また、ジンケート処理時のAl溶解量を減少させる。またジンケート皮膜を均一に、薄く、緻密に付着させ、次工程のめっきの平滑性を向上させる効果がある。アルミニウム合金中のCuの含有量が0.005質量%以上であることによって、フラッタリング特性向上の効果と平滑生を向上させる効果とを一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のCuの含有量が10.000質量%以下であることによって、粗大なAl-Cu系化合物の多数生成を抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時にAl-Cu系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Cu系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、Cuの含有量が10.000質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のCuの含有量は、0.005質量%以上10.000質量%以下の範囲が好ましく、0.005質量%以上0.400質量%以下の範囲がより好ましい。
(マグネシウム)
Mgは、主として第二相粒子(Mg-Si系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。アルミニウム合金中のMgの含有量が0.100質量%以上であることによって、フラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のMgの含有量が6.000質量%以下であることによって、粗大なMg-Si系化合物が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時にMg-Si系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なMg-Si系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、Mgの含有量が6.000質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のMgの含有量は、0.100質量%以上6.000質量%以下の範囲が好ましく、0.300質量%以上1.000質量%未満の範囲がより好ましい。
Mgは、主として第二相粒子(Mg-Si系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。アルミニウム合金中のMgの含有量が0.100質量%以上であることによって、フラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のMgの含有量が6.000質量%以下であることによって、粗大なMg-Si系化合物が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時にMg-Si系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なMg-Si系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、Mgの含有量が6.000質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のMgの含有量は、0.100質量%以上6.000質量%以下の範囲が好ましく、0.300質量%以上1.000質量%未満の範囲がより好ましい。
(クロム)
Crは、主として第二相粒子(Al-Cr系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。アルミニウム合金中のCrの含有量が0.010質量%以上であることによって、フラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のCrの含有量が5.000質量%以下であることによって、粗大なAl-Cr系化合物が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時にAl-Cr系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Cr系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、Crの含有量が5.000質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のCrの含有量は、0.010質量%以上5.000質量%以下の範囲が好ましく、0.100質量%以上2.000質量%以下がより好ましい。
Crは、主として第二相粒子(Al-Cr系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。アルミニウム合金中のCrの含有量が0.010質量%以上であることによって、フラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のCrの含有量が5.000質量%以下であることによって、粗大なAl-Cr系化合物が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時にAl-Cr系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Cr系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、Crの含有量が5.000質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のCrの含有量は、0.010質量%以上5.000質量%以下の範囲が好ましく、0.100質量%以上2.000質量%以下がより好ましい。
(ジルコニウム)
Zrは、主として第二相粒子(Al-Zr系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。アルミニウム合金中のZrの含有量が0.010質量%以上であることによって、フラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のZrの含有量が5.000質量%以下であることによって、粗大なAl-Zr系化合物が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時にAl-Zr系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Zr系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、Zrの含有量が5.000質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のZrの含有量は、0.010質量%以上5.000質量%以下の範囲が好ましく、0.100質量%以上2.000質量%以下がより好ましい。
Zrは、主として第二相粒子(Al-Zr系化合物等)として存在し、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性を向上させる効果がある。アルミニウム合金中のZrの含有量が0.010質量%以上であることによって、フラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のZrの含有量が5.000質量%以下であることによって、粗大なAl-Zr系化合物が多数生成することを抑制する。ベア材の場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時にAl-Zr系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の心材の場合は、エッチング時、ジンケート処理時、切削時に基板側面の粗大なAl-Zr系化合物が脱落して大きな窪みが発生することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることを一層抑制することができる。また、Zrの含有量が5.000質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のZrの含有量は、0.010質量%以上5.000質量%以下の範囲が好ましく、0.100質量%以上2.000質量%以下がより好ましい。
(ベリリウム)
Beは、他の添加元素と第二相粒子を形成し、フラッタリング特性を向上させる効果がある。そのため、アルミニウム合金中に、好ましくは0.0001質量%以上0.1000質量%以下のBeを選択的に添加されてもよい。但し、Beが0.0001質量%未満では、上記の効果が得られない。一方、Beが0.1000質量%を超過して含有してもその効果は飽和し、それ以上の顕著な改善効果が得られない。また、Beの含有量は、0.0003質量%以上0.0250質量%以下の範囲がより好ましい。
Beは、他の添加元素と第二相粒子を形成し、フラッタリング特性を向上させる効果がある。そのため、アルミニウム合金中に、好ましくは0.0001質量%以上0.1000質量%以下のBeを選択的に添加されてもよい。但し、Beが0.0001質量%未満では、上記の効果が得られない。一方、Beが0.1000質量%を超過して含有してもその効果は飽和し、それ以上の顕著な改善効果が得られない。また、Beの含有量は、0.0003質量%以上0.0250質量%以下の範囲がより好ましい。
(ナトリウム、ストロンチウム、リン)
Na、Sr及びPは、アルミニウム合金基板中の第二相粒子(主にSi粒子)を微細化し、めっき性を改善する効果が得られる。また、アルミニウム合金基板中の第二相粒子のサイズの不均一性を小さくし、アルミニウム合金基板中のフラッタリング特性のバラつきを低減させる効果がある。そのため、アルミニウム合金中に、好ましくは0.001質量%以上0.100質量%以下のNa、好ましくは0.001質量%以上0.100質量%以下のSr、及び好ましくは0.001質量%以上0.100質量%以下のPからなる群から選択された1又は2以上の元素を選択的に添加されてもよい。但し、Na、Sr及びPのそれぞれが0.001質量%未満では、上記の効果が得られない。一方、Na、Sr及びPのそれぞれが0.100質量%を超過して含有してもその効果は飽和し、それ以上の顕著な改善効果が得られない。また、Na、Sr及びPを添加する場合のNa、Sr及びPのそれぞれの含有量は、0.003質量%以上0.025質量%以下の範囲がより好ましい。
Na、Sr及びPは、アルミニウム合金基板中の第二相粒子(主にSi粒子)を微細化し、めっき性を改善する効果が得られる。また、アルミニウム合金基板中の第二相粒子のサイズの不均一性を小さくし、アルミニウム合金基板中のフラッタリング特性のバラつきを低減させる効果がある。そのため、アルミニウム合金中に、好ましくは0.001質量%以上0.100質量%以下のNa、好ましくは0.001質量%以上0.100質量%以下のSr、及び好ましくは0.001質量%以上0.100質量%以下のPからなる群から選択された1又は2以上の元素を選択的に添加されてもよい。但し、Na、Sr及びPのそれぞれが0.001質量%未満では、上記の効果が得られない。一方、Na、Sr及びPのそれぞれが0.100質量%を超過して含有してもその効果は飽和し、それ以上の顕著な改善効果が得られない。また、Na、Sr及びPを添加する場合のNa、Sr及びPのそれぞれの含有量は、0.003質量%以上0.025質量%以下の範囲がより好ましい。
(鉛、スズ、インジウム、カドミウム、ビスマス、ゲルマニウム)
Pb、Sn、In、Cd、Bi及びGeは、第二相粒子(Pb、Sn、In、Cd、Bi若しくはGeの粒子、あるいはこれらの化合物)として、アルミマトリックス中に分布する。このような材料に振動を加えると、金属粒子・各化合物相とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。アルミニウム合金中のPb、Sn、In、Cd、Bi又はGeからなる群から選択された1または2以上の元素の個々の含有量が0.10質量%以上であることによって、フラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。Pb、Sn、In、Cd、Bi又はGeからなる群から選択された1または2以上の元素の個々の含有量が5.00質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のPb、Sn、In、Cd、Bi及びGeからなる群から選択された1または2以上の元素の個々の含有量は、0.10質量%以上5.00質量%以下の範囲が好ましく、0.50質量%以上2.00質量%未満がより好ましい。
Pb、Sn、In、Cd、Bi及びGeは、第二相粒子(Pb、Sn、In、Cd、Bi若しくはGeの粒子、あるいはこれらの化合物)として、アルミマトリックス中に分布する。このような材料に振動を加えると、金属粒子・各化合物相とマトリックスとの界面における粘性流動により振動エネルギーが速やかに吸収され、極めて高いフラッタリング特性が得られる。アルミニウム合金中のPb、Sn、In、Cd、Bi又はGeからなる群から選択された1または2以上の元素の個々の含有量が0.10質量%以上であることによって、フラッタリング特性を向上させる効果を一層得ることができる。Pb、Sn、In、Cd、Bi又はGeからなる群から選択された1または2以上の元素の個々の含有量が5.00質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のPb、Sn、In、Cd、Bi及びGeからなる群から選択された1または2以上の元素の個々の含有量は、0.10質量%以上5.00質量%以下の範囲が好ましく、0.50質量%以上2.00質量%未満がより好ましい。
(亜鉛)
Znは、ジンケート処理時のAl溶解量を減少させ、またジンケート皮膜を均一に、薄く、緻密に付着させ、次工程のめっきの密着性を向上させる効果がある。また、他の添加元素と第二相粒子を形成し、フラッタリング特性を向上させる効果がある。アルミニウム合金中のZnの含有量が0.005質量%以上であることによって、ジンケート処理時のAl溶解量を減少させる。アルミニウム合金中のZnの含有量が10.000質量%以下であることによって、ベア材の場合、ジンケート皮膜が均一となり、また、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の場合は、基板側面のジンケート皮膜が均一となりめっき密着性が低下することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることをより一層抑制することができる。また、Znの含有量10.000質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のZnの含有量は、0.005質量%以上10.000質量%以下の範囲が好ましく、0.100質量%以上2.000質量%以下の範囲がより好ましい。
Znは、ジンケート処理時のAl溶解量を減少させ、またジンケート皮膜を均一に、薄く、緻密に付着させ、次工程のめっきの密着性を向上させる効果がある。また、他の添加元素と第二相粒子を形成し、フラッタリング特性を向上させる効果がある。アルミニウム合金中のZnの含有量が0.005質量%以上であることによって、ジンケート処理時のAl溶解量を減少させる。アルミニウム合金中のZnの含有量が10.000質量%以下であることによって、ベア材の場合、ジンケート皮膜が均一となり、また、めっき剥離が生じることを一層抑制することができる。クラッド材の場合は、基板側面のジンケート皮膜が均一となりめっき密着性が低下することを抑制し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じることをより一層抑制することができる。また、Znの含有量10.000質量%以下であることによって、圧延が容易となる。そのため、アルミニウム合金中のZnの含有量は、0.005質量%以上10.000質量%以下の範囲が好ましく、0.100質量%以上2.000質量%以下の範囲がより好ましい。
(チタン、ホウ素、バナジウム)
Ti、B及びVは、鋳造時の凝固過程において、第2相粒子(TiB2などのホウ化物あるいはAl3TiやTi-V-B粒子等)を形成し、これらが結晶粒核となるため、結晶粒を微細化することが可能となる。これによりめっき性が改善する。また、結晶粒が微細化することで、第二相粒子のサイズの不均一性を小さくし、アルミニウム合金基板中のフラッタリング特性のバラつきを低減させる効果がある。但し、Ti、B及びVの含有量の合計が0.005質量%未満では、上記の効果が得られない。一方、Ti、B及びVの含有量の合計が0.500質量%を超過してもその効果は飽和し、それ以上の顕著な改善効果が得られない。そのため、Ti、B及びVを添加する場合のTi、B及びVの含有量の合計は、0.005質量%以上0.500質量%以下の範囲が好ましく、0.005質量%以上0.100質量%以下の範囲がより好ましい。
Ti、B及びVは、鋳造時の凝固過程において、第2相粒子(TiB2などのホウ化物あるいはAl3TiやTi-V-B粒子等)を形成し、これらが結晶粒核となるため、結晶粒を微細化することが可能となる。これによりめっき性が改善する。また、結晶粒が微細化することで、第二相粒子のサイズの不均一性を小さくし、アルミニウム合金基板中のフラッタリング特性のバラつきを低減させる効果がある。但し、Ti、B及びVの含有量の合計が0.005質量%未満では、上記の効果が得られない。一方、Ti、B及びVの含有量の合計が0.500質量%を超過してもその効果は飽和し、それ以上の顕著な改善効果が得られない。そのため、Ti、B及びVを添加する場合のTi、B及びVの含有量の合計は、0.005質量%以上0.500質量%以下の範囲が好ましく、0.005質量%以上0.100質量%以下の範囲がより好ましい。
(その他の元素)
また、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金の残部は、アルミニウムと不可避的不純物とからなる。ここで、不可避的不純物は、各々が0.1質量%未満で、かつ合計で0.2質量%未満であれば、本発明で得られるアルミニウム合金基板としての特性を損なうことはない。
また、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金の残部は、アルミニウムと不可避的不純物とからなる。ここで、不可避的不純物は、各々が0.1質量%未満で、かつ合計で0.2質量%未満であれば、本発明で得られるアルミニウム合金基板としての特性を損なうことはない。
(皮材の組成)
次に、本発明の実施形態に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板を構成するクラッド材の皮材の合金成分及びその含有量について説明する。
次に、本発明の実施形態に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板を構成するクラッド材の皮材の合金成分及びその含有量について説明する。
本発明の実施形態に係るアルミニウム合金基板では、ベア材のみでもめっき表面の優れた平滑性を得ることは可能である。しかし、第二相粒子が少ない皮材を心材の両面に付けてクラッド材とすることで、めっき表面がより平滑になる。
本発明の実施形態に係るアルミニウム合金基板では、皮材は、純Al又はAl-Mg系合金のいずれを用いてもよい。純Al及びAl-Mg系合金は、他の合金に比べ、比較的粗大な第二相粒子が少なく、めっき性に優れる。
本発明の実施形態に係るアルミニウム合金基板に用いる純Alの皮材は、0.005質量%以上0.600質量%以下のCuと、0.005質量%以上0.600質量%以下のZnと、0.001質量%以上0.300質量%以下のSiと、0.001質量%以上0.300質量%以下のFeと、0.001質量%以上1.000質量%未満のMgと、0.300質量%以下のCrと、及び0.300質量%以下のMnとを含有し、残部Al及び不可避的不純物から構成されるものが好ましい。例えば、JIS A 1000系のAl合金等が挙げられる。
さらに、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金基板に用いるAl-Mg系合金の皮材は、1.000質量%以上8.000質量%以下のMgと、0.005質量%以上0.600質量%以下のCuと、0.005質量%以上0.600質量%以下のZnと、0.010質量%以上0.300質量%以下のCrと、0.001質量%以上0.300質量%以下のSiと、0.001質量%以上0.300質量%以下のFeと、及び0.300質量%以下のMnとを含有し、残部Al及び不可避的不純物から構成されるものが好ましい。
以下、本発明の実施形態に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板のクラッド材の心材及びベア材における表面の結晶粒径について説明する。
(表面の結晶粒径の平均値が70μm以下)
アルミニウム合金基板の表面の結晶粒径の平均値が70μm以下である場合に、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性をより一層向上させる効果がある。これは、気流により発生した振動がディスク中を伝播する過程で、結晶粒界で吸収され減衰するためと考えられる。結晶粒界は、粒径が小さいほど多くなるため、アルミニウム合金基板の表面の結晶粒径の平均値が70μm以下であることが好ましい。また、アルミニウム合金基板の表面の結晶粒径の平均値は50μm以下がより好ましい。なお、表面は、L-LT面(圧延面)を表す。表面の結晶粒径の下限値には特に制限はないが、通常、1μm以上である。
アルミニウム合金基板の表面の結晶粒径の平均値が70μm以下である場合に、アルミニウム合金基板のフラッタリング特性をより一層向上させる効果がある。これは、気流により発生した振動がディスク中を伝播する過程で、結晶粒界で吸収され減衰するためと考えられる。結晶粒界は、粒径が小さいほど多くなるため、アルミニウム合金基板の表面の結晶粒径の平均値が70μm以下であることが好ましい。また、アルミニウム合金基板の表面の結晶粒径の平均値は50μm以下がより好ましい。なお、表面は、L-LT面(圧延面)を表す。表面の結晶粒径の下限値には特に制限はないが、通常、1μm以上である。
また第二相粒子が少ない金属皮膜をアルミニウム合金基板の全面に付けることで、めっき表面がより平滑になる。純Al皮膜又はAl-Mg系合金皮膜は、他の合金に比べ、比較的粗大な第二相粒子が少なく、金属被覆として好ましい。また純Al又はAl-Mg系合金は、磁気ディスク用アルミニウム合金基板との密着性が高く、熱膨張係数差も小さいので、異なる合金を被覆することによる磁気ディスク用アルミニウム合金被覆基板の平坦度変化を抑制できる。また、Znなどを製膜して後工程で行われるジンケート処理の代わりとしてもよい。
アルミニウム合金基板に用いる金属合金皮膜は、0.005質量%以上0.600質量%以下のCuと、0.005質量%以上0.600質量%以下のZnと、0.001質量%以上0.300質量%以下のSiと、0.001質量%以上0.300質量%以下のFeと、0.001質量%以上1.000質量%未満のMgと、0.300質量%以下のCrと、及び0.300質量%以下のMnとを含有し、残部Al及び不可避的不純物から構成されるものが好ましい。例えば、JISの1000系のAl合金等が挙げられる。
さらに、アルミニウム合金基板に用いる金属合金皮膜は、1.000質量%以上8.000質量%以下のMgと、0.005質量%以上0.600質量%以下のCuと、0.005質量%以上0.600質量%以下のZnと、0.010質量%以上0.300質量%以下のCrと、0.001質量%以上0.300質量%以下のSiと、0.001質量%以上0.300質量%以下のFeと、及び0.300質量%以下のMnとを含有し、残部Al及び不可避的不純物から構成されるものが好ましい。例えば、JISの5000系のAl合金等が挙げられる。
また、磁気ディスク基板用アルミニウム合金金属被覆基板を構成する金属皮膜において、その膜厚が10nm以上あることにより均一な金属皮膜による被覆が可能であり、磁気ディスク用アルミニウム合金基板の第二相粒子の影響を除去することによりめっき剥離を改善することができる。また、その膜厚が3000nm以下であることによって、熱膨張率の異なる合金を被覆することによる平坦度変化を抑制することができるため、平坦度変化に伴うめっき剥離を一層抑制することができる。そのため、膜厚が10nm以上3000nm以下の金属皮膜を有することが好ましい。また、10nm以上3000nm以下の均一な金属皮膜で被覆する手法として物理蒸着を用いることがより好ましい。
(磁気ディスク用基板の製造方法)
以下、本発明の実施形態に係る磁気ディスク用基板の製造工程の各工程及びプロセス条件を詳細に説明する。
以下、本発明の実施形態に係る磁気ディスク用基板の製造工程の各工程及びプロセス条件を詳細に説明する。
磁気ディスク用アルミニウム合金基板のベア材を用いた磁気ディスクの製造方法を図2に示すフローを参照しながら説明する。ここで、アルミニウム合金の調製(ステップS101)~冷間圧延(ステップS105)は、アルミニウム合金板を製造する工程であり、ディスクブランクの作製(ステップS106)~磁性体の付着(ステップS111)は、製造されたアルミニウム合金板を磁気ディスクとする工程である。まず、ベア材の磁気ディスク用アルミニウム合金基板を製造する工程を説明する。
まず、上述の成分組成を有するアルミニウム合金素材の溶湯を、常法にしたがって加熱・溶融することによって調製する(ステップS101)。つぎに、調製されたアルミニウム合金素材の溶湯から半連続鋳造(DC鋳造)法や連続鋳造(CC鋳造)法等によりアルミニウム合金を鋳造する(ステップS102)。ここで、DC鋳造法とCC鋳造法は、以下のようである。
DC鋳造:スパウトを通して注がれた溶湯は、ボトムブロックと、水冷されたモールドの壁、及びインゴット(鋳塊)の外周部に直接吐出される冷却水で熱を奪われ、凝固し、鋳塊として下方に引き出される。
CC鋳造:一対のロール(又はベルトキャスタ、ブロックキャスタ)の間に鋳造ノズルを通して、溶湯を供給し、ロールからの抜熱で薄板を直接鋳造する。
CC鋳造:一対のロール(又はベルトキャスタ、ブロックキャスタ)の間に鋳造ノズルを通して、溶湯を供給し、ロールからの抜熱で薄板を直接鋳造する。
DC鋳造法とCC鋳造法の大きな相違点は、鋳造時の冷却速度で、冷却速度が大きいCC鋳造では第二相粒子のサイズがDC鋳造に比べ小さいのが特徴である。鋳造時の冷却速度は0.1~1000℃/sの範囲が好ましい。鋳造時の冷却速度を0.1~1000℃/sとすることによって、最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子が多数生成し、第二相粒子の周囲長の合計が長くなり、フラッタリング特性を向上させる効果を得ることができる。鋳造時の冷却速度が0.1℃/s未満だと最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が1000mm/mm2を超える可能性がある。この場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時に第二相粒子が脱落して大きな窪みが発生し、めっき剥離も生じる可能性がある。一方、鋳造時の冷却速度が1000℃/sを越える場合は最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満となる可能性がある。この場合、十分なフラッタリング特性が得られない可能性がある。
つぎに、鋳造されたアルミニウム合金の均質化処理を実施する(ステップS103)。均質化処理は、400~470℃で0.5時間以上50時間未満で加熱処理を行った後に、更に470℃を超えて630℃未満で1時間以上30時間未満の2段階で加熱処理を行うことが好ましい。均質化処理を400~470℃で0.5時間以上50時間未満で加熱処理を行った後に、更に470℃を超えて630℃未満で1時間以上30時間未満の2段階加熱処理とすることによって、最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子が多数生成し、第二相粒子の周囲長の合計が長くなり、フラッタリング特性を向上させる効果を得ることができる。1段目の均質化処理時の加熱温度又は時間が400℃未満又は0.5時間未満だと最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満となる可能性があり、十分なフラッタリング特性が得られない可能性がある。1段目の均質化処理時の加熱温度又は時間が470℃越え又は50時間以上だと最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が1000mm/mm2を超える可能性がある。この場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時に第二相粒子が脱落して大きな窪みが発生し、めっき剥離も生じる可能性がある。一方、2段目の均質化処理時の加熱温度又は時間が470℃以下又は1時間未満だと最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満となる可能性があり、十分なフラッタリング特性が得られない可能性がある。2段目の均質化処理時の加熱温度又は時間が630℃以上又は30時間以上だと最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が1000mm/mm2を超える可能性がある。この場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時に第二相粒子が脱落して大きな窪みが発生し、めっき剥離も生じる可能性がある。
つぎに、均質化処理をしたアルミニウム合金を熱間圧延し板材とする(ステップS104)。熱間圧延するに当たっては、特にその条件は限定されるものではなく、熱間圧延開始温度を300~600℃とし、熱間圧延終了温度は260~400℃とする。つぎに、熱間圧延した板を冷間圧延して1.3mmから0.45mm程度のアルミニウム合金板とする(ステップS105)。熱間圧延終了後は、冷間圧延によって所要の製品板厚に仕上げる。冷間圧延の条件は特に限定されるものではなく、必要な製品板強度や板厚に応じて定めれば良く、圧延率を10~95%とする。冷間圧延の前あるいは冷間圧延の途中で、冷間圧延加工性を確保するために焼鈍処理を施してもよい。焼鈍処理を実施する場合には、例えばバッチ式の加熱ならば、300~390℃で0.1~10時間の条件で行うことが好ましい。また、連続式の加熱ならば、400~500℃で0~60秒間保持の条件で行うことが好ましい。
アルミニウム合金板を磁気ディスク用として加工するには、アルミニウム合金板を円環状に打ち抜き、ディスクブランクを作成する(ステップS106)。つぎに、ディスクブランクを大気中にて例えば100℃以上390℃以下で30分以上の加圧焼鈍を行い平坦化したブランクを作成する(ステップS107)。つぎに、ブランクの切削加工、研削加工を行いアルミニウム合金基板とする(ステップS108)。つぎに、アルミニウム合金基板表面に脱脂、エッチング、ジンケート処理(Zn置換処理)を施す(ステップS109)。つぎに、ジンケート処理した表面に下地処理(Ni-Pめっき)し、アルミニウム合金基板を作成する(ステップS110)。つぎに、下地処理した表面にスパッタリングで磁性体を付着させ磁気ディスクとする(ステップS111)。
なお、ベア材とクラッド材共にアルミニウム合金板とした後は、390℃を超える温度に晒されることはないため、第二相粒子の分布(組織)や成分が変わることはない。従って、アルミニウム合金基板の代わりに、アルミニウム合金板やディスクブランク、アルミニウム合金基板、磁気ディスクを用いて第二相粒子の分布や成分の評価を行ってもよい。
つぎに、クラッド材の磁気ディスク用アルミニウム合金基板を用いた磁気ディスクの製造工程を図3に示すフローを参照しながら説明する。ここで、アルミニウム合金の調製(ステップS201)~冷間圧延(ステップS205)は、アルミニウム合金板を製造する工程であり、ディスクブランクの作製(ステップS206)~磁性体の付着(ステップS211)は、製造されたアルミニウム合金板を磁気ディスクとする工程である。
まず、心材、皮材に対し、上述の成分組成を有するアルミニウム合金素材の溶湯を、常法にしたがって加熱・溶融することによって調製する(ステップS201)。つぎに、所望組成に配合されたアルミニウム合金素材の溶湯から半連続鋳造(DC鋳造)法や連続鋳造(CC鋳造)法等によりアルミニウム合金を鋳造する(ステップS202-1)。つぎに、皮材用鋳塊の均質化処理を行い、熱間圧延して所望の皮材とする工程と、心材用鋳塊を面削し所望の板厚とした心材とし、心材の両面に皮材を合わせて合わせ材とする工程を行う(ステップS202-2)。
クラッド材の磁気ディスク用アルミニウム合金基板を圧延圧接法で製造する場合、心材には、例えば、半連続鋳造(DC鋳造)法や連続鋳造(CC鋳造)法等で調製した鋳塊を用いる。鋳造後、面削や切削等の機械的除去やアルカリ洗浄等の化学的除去を行って酸化皮膜を除去しておくと、後の心材と皮材との圧接が良好になされる(ステップS202-1、S202-2)。
皮材はDC鋳造法やCC鋳造法等で得た鋳塊を面削し、熱間圧延して所定寸法の板材とする。熱間圧延前に均質化処理は実施してもしなくても良いが、実施する場合には350℃以上550℃以下で1時間以上等の条件で行うことが好ましい。皮材を所望の厚さとするための熱間圧延をするに当たっては、特にその条件は限定されるものではなく、熱間圧延開始温度を350℃以上500℃以下とし、熱間圧延終了温度は260℃以上380℃以下とすることが好ましい。また、皮材を所望の厚さとするために熱間圧延後の素板を硝酸や苛性ソーダ等で素洗いすると、当該熱間圧延で生成した酸化皮膜が除去され、心材との圧接が良好になされる(ステップS202-1、S202-2)。
本発明の実施形態において、心材と皮材とをクラッドするにあたり、皮材のクラッド率(クラッド材全厚さに対する皮材厚さの比率)は特に限定されるものではないが、必要な製品板強度や平坦度、研削量に応じて適宜定められ、3%以上30%以下とするのが好ましく、5%以上20%以下とするのがより好ましい。
例えば、熱間圧延して板厚15mm程度の皮材とする工程と、心材用鋳塊を面削し板厚270mm程度の心材とし、心材の両面に皮材を合わせて合わせ材とする。
例えば、熱間圧延して板厚15mm程度の皮材とする工程と、心材用鋳塊を面削し板厚270mm程度の心材とし、心材の両面に皮材を合わせて合わせ材とする。
つぎに、鋳造したアルミニウム合金の均質化処理をする(ステップS203)。心材と皮材との合わせ材の均質化処理は、400~470℃で0.5時間以上50時間未満で加熱処理を行った後に、更に470℃を超えて630℃未満で1時間以上30時間未満の2段階で加熱処理を行うことが好ましい。
心材と皮材との合わせ材を均質化処理する際には、心材と皮材の界面の酸化皮膜の生成を極力抑制する必要がある。そのためには、酸化皮膜が生成し易い組成を有するアルミニウム合金を均質化処理する場合には、例えば、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス、一酸化炭素などの還元性ガス、真空などの減圧ガスなど、の非酸化性雰囲気中で行うのが好ましい。
つぎに、均質化処理をしたアルミニウム合金を熱間圧延し板材とする(ステップS204)。熱間圧延を行うことで、心材と皮材がクラッドされる。熱間圧延を行うにあたっては、特にその条件は限定されるものではなく、熱間圧延開始温度を300℃以上600℃以下が好ましく、熱間圧延終了温度は260℃以上400℃以下が好ましい。なお、ここで板厚は3.0mm程度とする。
熱間圧延によって得られたアルミニウム合金板は、冷間圧延によって所望の製品板厚に仕上げられる(ステップS205)。冷間圧延の条件は特に限定されるものではなく、必要な製品板強度や板厚に応じて定めれば良く、圧延率は10%以上95%以下が好ましい。
冷間圧延の前あるいは冷間圧延の途中で、冷間圧延加工性を確保するために焼鈍処理を施してもよい。焼鈍処理を実施する場合には、例えばバッチ式の加熱ならば、300℃以上390℃以下で0.1時間以上10時間以下の条件で行うことが好ましい。
本発明の実施形態では板厚は1.3mmから0.45mm程度の範囲が好ましい。
本発明の実施形態では板厚は1.3mmから0.45mm程度の範囲が好ましい。
上述の各工程は何れも第二相粒子の生成に関係するが、本発明の実施形態に係る心材の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の特性は、特にステップS202-1の心材の鋳造時における冷却速度が大きく影響している。心材の鋳造時の冷却速度は、所望の二相粒子の分布を得るためには冷却速度は0.1℃/s以上1000℃/s以下とすることが好ましい。
心材の鋳造時の冷却速度を0.1~1000℃/sとすることによって、最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子が心材中に多数生成し、第二相粒子の周囲長の合計が長くなり、フラッタリング特性を向上させる効果を得ることができる。心材の鋳造時の冷却速度が0.1℃/s未満だと最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が1000mm/mm2を超える可能性がある。この場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時に基板側面の粗大な第二相粒子が脱落して大きな窪みが発生し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じる可能性がある。一方、鋳造時の冷却速度が1000℃/sを越える場合は最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満となる可能性があり、十分なフラッタリング特性が得られない可能性がある。
本発明の実施形態において、心材と皮材をクラッドするには種々の方法が適用できる。例えば、ブレージングシートの製造等に通常使用される圧延圧接法が挙げられる。この圧延圧接法においては、心材と皮材の合わせ材に、均質化処理(ステップS203)、熱間圧延(ステップS204)、冷間圧延(ステップS205)をこの順序で施すことにより行われる。
合わせ材の均質化処理は、400~470℃で0.5時間以上50時間未満で加熱処理を行った後に、更に470℃を超えて630℃未満で1時間以上30時間未満の2段階で加熱処理を行うことが好ましい。均質化処理を400~470℃で0.5時間以上50時間未満で加熱処理を行った後に、更に470℃を超えて630℃未満で1時間以上30時間未満の2段階加熱処理とすることによって、最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子が心材中に多数生成し、第二相粒子の周囲長の合計が長くなり、フラッタリング特性を向上させる効果を得ることができる。1段目の均質化処理時の加熱温度又は時間が400℃未満又は0.5時間未満だと心材の最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満となる可能性があり、十分なフラッタリング特性が得られない可能性がある。1段目の均質化処理時の加熱温度又は時間が470℃越え又は50時間以上だと心材の最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が1000mm/mm2を超える可能性がある。この場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時に基板側面の粗大な第二相粒子が脱落して大きな窪みが発生し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じる可能性がある。一方、2段目の均質化処理時の加熱温度又は時間が470℃以下又は1時間未満だと心材の最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満となる可能性がある。この場合、十分なフラッタリング特性が得られない可能性がある。2段目の均質化処理時の加熱温度又は時間が630℃以上又は30時間以上だと最長径4μm以上30μm以下の心材の第二相粒子の周囲長の合計が1000mm/mm2を超える可能性がある。この場合、エッチング時、ジンケート処理時、切削や研削加工時に基板側面の粗大な第二相粒子が脱落して大きな窪みが発生し、基板側面の心材と皮材の境界部にめっき剥離が生じる可能性がある。
クラッド材のアルミニウム合金板を磁気ディスク用として加工するには、ディスクブランクの作成(ステップS206)~磁性体の付着(ステップS211)の工程を実施する。ディスクブランクの作成(ステップS206)~磁性体の付着(ステップS211)の工程は、ベア材のアルミニウム合金板を磁気ディスク用として加工する工程であるディスクブランクの作成(ステップS106)~磁性体の付着(ステップS111)の工程と同様である。
また、金属薄膜を形成する場合のフローを図4に示す。ここで、アルミニウム合金の調製(ステップS301)~冷間圧延(ステップS305)は、アルミニウム合金板を製造する工程であり、ディスクブランクの作製(ステップS306)~磁性体の付着(ステップS312)は、製造されたアルミニウム合金板を磁気ディスクとする工程である。アルミニウム合金の調製(ステップS301)~冷間圧延(ステップS305)の各工程は、ベア材の磁気ディスク用アルミニウム合金基板に調製・加工する各工程であるアルミニウム合金の調製(ステップS101)~冷間圧延(ステップS105)の各工程と同様である。
ディスクブランクの作製(ステップS306)~磁性体の付着(ステップS312)では、まず、アルミニウム合金板を円環状に打ち抜き、ディスクブランクを作成する(ステップS306)。つぎに、ディスクブランクを大気中にて例えば100℃以上390℃以下で30分以上の加圧焼鈍を行い平坦化したブランクを作成する(ステップS307)。つぎに、ブランクの切削加工、研削加工を行いアルミニウム合金基板とする(ステップS308)。つぎに、アルミニウム合金基板表面に必要に応じて脱脂、エッチングを施しディスクブランクを物理蒸着により金属皮膜で被覆する(ステップS309)。つぎに、物理蒸着により金属皮膜で被覆されたディスクブランク表面に、脱脂、エッチング処理、2回のジンケート処理(Zn置換処理)を施す(ステップS310)。このように、2回のジンケート処理に付した表面に下地処理(Ni-Pめっき)し、アルミニウム合金被覆基板を作成する(ステップS311)。つぎに、下地処理した表面にスパッタリングで磁性体を付着させ磁気ディスクとする(ステップS312)。
ディスクブランクの作製(ステップS306)~磁性体の付着(ステップS312)では、まず、アルミニウム合金板を円環状に打ち抜き、ディスクブランクを作成する(ステップS306)。つぎに、ディスクブランクを大気中にて例えば100℃以上390℃以下で30分以上の加圧焼鈍を行い平坦化したブランクを作成する(ステップS307)。つぎに、ブランクの切削加工、研削加工を行いアルミニウム合金基板とする(ステップS308)。つぎに、アルミニウム合金基板表面に必要に応じて脱脂、エッチングを施しディスクブランクを物理蒸着により金属皮膜で被覆する(ステップS309)。つぎに、物理蒸着により金属皮膜で被覆されたディスクブランク表面に、脱脂、エッチング処理、2回のジンケート処理(Zn置換処理)を施す(ステップS310)。このように、2回のジンケート処理に付した表面に下地処理(Ni-Pめっき)し、アルミニウム合金被覆基板を作成する(ステップS311)。つぎに、下地処理した表面にスパッタリングで磁性体を付着させ磁気ディスクとする(ステップS312)。
本発明の実施形態において、物理蒸着による金属皮膜の形成には種々の方法が適用できる。例えば、真空蒸着、分子線蒸着(MBE; Molecular Beam Epitaxy)、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着、コンベンショナル・スパッタリング、マグネトロン・スパッタリング、イオンビーム・スパッタリング、ECRスパッタリング等により金属皮膜の形成を行うことができる。金属薄膜を形成するとめっき剥離が起きにくくなり、より好適に用いることができる。
以下に、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(ベア材の磁気ディスク用アルミニウム合金基板)
まず、ベア材の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の実施例について説明する。表1~表3に示す成分組成の各合金素材を常法に従って溶解し、アルミニウム合金溶湯を溶製した(ステップS101)。表1~表3中「-」は、測定限界値以下を示す。
まず、ベア材の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の実施例について説明する。表1~表3に示す成分組成の各合金素材を常法に従って溶解し、アルミニウム合金溶湯を溶製した(ステップS101)。表1~表3中「-」は、測定限界値以下を示す。
つぎに、表4~表6に示すように、合金No.A1~A18、A20、A21、A23~A31、A35~A48、AC1~AC7及びAC9~AC13は、アルミニウム合金溶湯をDC鋳造法により、合金No.A19、A22、A32~A34及びAC8は、アルミニウム合金溶湯をCC鋳造法により、鋳造し鋳塊を作製した(ステップS102)。
合金No.A1~A18、A20、A21、A23~A31、A35~A48、AC1~AC7及びAC9~AC13の鋳塊は両面15mmの面削を行った。つぎに、表4~表6に示す条件にて均質化処理を施した(ステップS103)。なお、合金No.A47は、2段目均質化処理後に630~640℃にて5時間保持を行っている。また、合金No.AC11は、380~390℃にて5時間保持を行っている。次に、圧延開始温度370℃、圧延終了温度310℃で熱間圧延を行ない、板厚3.0mmの熱延板とした(ステップS104)。No.A1~A6、A8~A36及びAC1~AC4の合金の熱延板は360℃で2時間の条件で焼鈍(バッチ式)を行った。全ての板材を、冷間圧延(圧延率73.3%)により最終板厚の0.8mmまで圧延し、アルミニウム合金板とした(ステップS105)。前記アルミニウム合金板から外径96mm、内径24mmの円環状に打抜き、ディスクブランクを作製した(ステップS106)。
ディスクブランクを350℃で3時間加圧焼鈍を施した(ステップS107)。端面加工を行い外径95mm、内径25mmとし、グラインディング加工(表面10μm研削)を行った(ステップS108)。その後、AD-68F(商品名、上村工業製)により60℃で5分の脱脂を行った後、AD-107F(商品名、上村工業製)により65℃で1分のエッチングを行い、さらに30%HNO3水溶液(室温)で20秒間デスマットした(ステップS109)。このようにして表面状態を整えた後に、ディスクブランクをAD-301F-3X(商品名、上村工業製)の20℃のジンケート処理液に0.5分間浸漬して表面にジンケート処理を施した(ステップS109)。なお、ジンケート処理は合計2回行い、ジンケート処理間に室温の30%HNO3水溶液に20秒間浸漬して表面を剥離処理した。2回のジンケート処理した表面に無電解Ni-Pめっき処理液(ニムデンHDX(商品名、上村工業製))を用いてNi-Pを21μm厚さに無電解めっきした。得られためっき面を平均粒径800nmのアルミナスラリーおよび発泡ウレタン製研磨パッドを用いて粗研磨した。粗研磨の加工量を3.8μmとした。続いて、20~200nmの粒径を有するコロイダルシリカおよび発泡ウレタン製研磨パッドを用いて仕上げポリッシュ加工を行った。なお、仕上げポリッシュ加工の加工量を0.2μmとした。さらに、アルカリ洗浄剤およびPVAスポンジを用いてめっき面の表面を十分に擦り洗い、18MΩ・cm以上の抵抗率を有する脱イオン水を用いて十分にすすいで、研磨砥粒、切粉、およびその他付着異物の除去を行った(ステップS110)。
鋳造(ステップS102)工程後のアルミニウム合金鋳塊、研削加工(ステップS108)工程後のアルミニウム合金基板、及びめっき処理研磨(ステップS110)工程後のアルミニウム合金基板について以下の評価を行った。なお、各合金10枚のディスクをめっき処理まで実施している。ただし、実施例3~5、44~48の一部のディスクでは、めっき剥離が生じていた。めっき剥離したディスクの枚数は、実施例3が1枚、実施例4が2枚、実施例5が3枚、実施例44が5枚、実施例45が4枚、実施例46が4枚、実施例47が4枚、実施例48が4枚であった。本実施例ではめっき剥離していないディスクを用い評価を行った。
〔鋳造時の冷却速度〕
鋳造(ステップS102)後の鋳塊のDAS(Dendrite Arm Spacing)を測定し、鋳造時の冷却速度(℃/s)を算出した。DASは光学顕微鏡により鋳塊厚さ方向の断面組織観察を行い、2次枝法により測定した。測定は、鋳塊の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
鋳造(ステップS102)後の鋳塊のDAS(Dendrite Arm Spacing)を測定し、鋳造時の冷却速度(℃/s)を算出した。DASは光学顕微鏡により鋳塊厚さ方向の断面組織観察を行い、2次枝法により測定した。測定は、鋳塊の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
〔第二相粒子の個数と最長径及び周囲長の合計〕
研削加工(ステップS108)後のアルミニウム合金基板断面を光学顕微鏡により400倍で20視野(1視野の面積:0.05mm2)観察し、粒子解析ソフトA像くん(商品名、旭化成エンジニアリング(株)社製)を用いて第二相粒子の個数(個/mm2)と最長径及び周囲長の合計(mm/mm2)の測定を行った。測定は、基板の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
研削加工(ステップS108)後のアルミニウム合金基板断面を光学顕微鏡により400倍で20視野(1視野の面積:0.05mm2)観察し、粒子解析ソフトA像くん(商品名、旭化成エンジニアリング(株)社製)を用いて第二相粒子の個数(個/mm2)と最長径及び周囲長の合計(mm/mm2)の測定を行った。測定は、基板の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
〔ディスク・フラッタの測定〕
めっき処理研磨(ステップS110)工程後のアルミニウム合金基板を用いディスク・フラッタの測定を行った。ディスク・フラッタの測定は、市販のハードディスクドライブに空気の存在下、アルミニウム合金基板を設置し、測定を行った。ドライブはSeagate製ST2000(商品名)を用いて、モーター駆動はテクノアライブ製SLD102(商品名)をモーターに直結することにより駆動させた。回転数は7200rpmとし、ディスクは常に複数枚設置してその上部の磁気ディスクの表面にレーザードップラー計である小野測器製LDV1800(商品名)にて表面の振動を観察した。観察した振動は小野測器製FFT解析装置DS3200(商品名)にてスペクトル分析した。観察はハードディスクドライブの蓋に孔を開けることにより、その穴からディスク表面を観察して行った。また市販のハードディスクに設置されていたスクイーズプレートは外して評価を行っている。
フラッタリング特性の評価は、フラッタリングが現れる300Hzから1500Hzの付近のブロードなピークの最大変位(ディスクフラッタリング(nm))にて行った。このブロードなピークはNRRO(Non-Repeatable Run Out)と呼ばれ、ヘッドの位置決め誤差へ大きな影響があることがわかっている。
フラッタリング特性の評価は、空気中にて、30nm以下の場合をA(優)、30nmより大きく40nm以下をB(良)、40nmより大きく50nm以下をC(可)、50nmより大きい場合はD(劣)とした。
めっき処理研磨(ステップS110)工程後のアルミニウム合金基板を用いディスク・フラッタの測定を行った。ディスク・フラッタの測定は、市販のハードディスクドライブに空気の存在下、アルミニウム合金基板を設置し、測定を行った。ドライブはSeagate製ST2000(商品名)を用いて、モーター駆動はテクノアライブ製SLD102(商品名)をモーターに直結することにより駆動させた。回転数は7200rpmとし、ディスクは常に複数枚設置してその上部の磁気ディスクの表面にレーザードップラー計である小野測器製LDV1800(商品名)にて表面の振動を観察した。観察した振動は小野測器製FFT解析装置DS3200(商品名)にてスペクトル分析した。観察はハードディスクドライブの蓋に孔を開けることにより、その穴からディスク表面を観察して行った。また市販のハードディスクに設置されていたスクイーズプレートは外して評価を行っている。
フラッタリング特性の評価は、フラッタリングが現れる300Hzから1500Hzの付近のブロードなピークの最大変位(ディスクフラッタリング(nm))にて行った。このブロードなピークはNRRO(Non-Repeatable Run Out)と呼ばれ、ヘッドの位置決め誤差へ大きな影響があることがわかっている。
フラッタリング特性の評価は、空気中にて、30nm以下の場合をA(優)、30nmより大きく40nm以下をB(良)、40nmより大きく50nm以下をC(可)、50nmより大きい場合はD(劣)とした。
〔表面の平均結晶粒径〕
研削加工(ステップS108)後のアルミニウム合金基板表面(L-LT面、圧延表面)について、バーカー氏液(Barker氏液、HBF4(テトラフルオロホウ酸)と水を体積比で1:30の比で混合した水溶液)を用いてバーカーエッチングを施し、偏光顕微鏡にて100倍で1枚撮影した。結晶粒径の測定は、交差した結晶粒の数を数える交線法を用いて、LT方向(圧延方向に垂直な方向)に500μmの直線を5本引きを実施してその平均値を求めた。
研削加工(ステップS108)後のアルミニウム合金基板表面(L-LT面、圧延表面)について、バーカー氏液(Barker氏液、HBF4(テトラフルオロホウ酸)と水を体積比で1:30の比で混合した水溶液)を用いてバーカーエッチングを施し、偏光顕微鏡にて100倍で1枚撮影した。結晶粒径の測定は、交差した結晶粒の数を数える交線法を用いて、LT方向(圧延方向に垂直な方向)に500μmの直線を5本引きを実施してその平均値を求めた。
表7~9に示すように、実施例1~48は良好なフラッタリング特性を得ることが出来た。
一方、比較例1~13に於いては、金属組織における最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満となっており、フラッタリング特性が劣った。
一方、比較例1~13に於いては、金属組織における最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満となっており、フラッタリング特性が劣った。
(クラッド材の磁気ディスク用アルミニウム合金基板)
まず、クラッド材の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の実施例について説明する。
表10~表15に示す成分組成の各合金を常法に従って溶解し、心材用のアルミニウム合金溶湯を溶製した(ステップS201)。表10~表15中「-」は、測定限界値以下を示す。
まず、クラッド材の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の実施例について説明する。
表10~表15に示す成分組成の各合金を常法に従って溶解し、心材用のアルミニウム合金溶湯を溶製した(ステップS201)。表10~表15中「-」は、測定限界値以下を示す。
表16~表18に示すように、心材用鋳塊として合金No.B1~B18、B20、B21、B23~B31、B35~B48、BC1~BC7及びBC9~BC13のアルミニウム合金溶湯は、DC鋳造法により、合金No.B19、B22、B32~B34及びBC8のアルミニウム合金溶湯は、CC法により鋳塊を作製した(ステップS202-1)。皮材用鋳塊は、全合金ともDC鋳造法により作製した。合金No.B1~B18、B20、B21、B23~B31、B35~B48、BC1~BC7及びBC9~BC13の心材は、鋳塊の両面15mmの面削を行ない心材とした(ステップS202-2)。皮材は、鋳塊の両面15mmの面削を行い、大気中にて520℃で6時間の均質化処理をし、熱間圧延を行ない合金No.C1~C18、C20、C21、C23~C31、C35~C48、CC1~CC7及びCC9~CC13は板厚15mmの熱間圧延板とし、合金No.C19、C22、C32~C34及びCC8は板厚0.5mmの熱間圧延板とした。その後、熱間圧延板を苛性ソーダで素洗いし皮材とし、心材の両面に皮材を合わせて合わせ材とした。
次に、表16~表18に示すように、均質化処理を施した(ステップS203)。なお、合金No.B47の合わせ材は、2段目均質化処理後に630~640℃にて5時間保持を行っている。また、合金No.BC11は、380~390℃にて5時間保持を行っている。次に、圧延開始温度370℃、圧延終了温度310℃で熱間圧延を行ない、板厚3.0mmの熱間圧延板とした(ステップS204)。合金No.B1~B6、B8~B36及びBC1~BC4の合金以外の熱間圧延板は、360℃で2時間の条件で焼鈍(バッチ式)を行った。全ての板材を、冷間圧延(圧延率73.3%)により最終板厚の0.8mmまで圧延し、アルミニウム合金板とした(ステップS205)。前記アルミニウム合金板から外径96mm、内径24mmの円環状に打抜き、ディスクブランクを作製した(ステップS206)。
ディスクブランクを350℃で3時間加圧焼鈍を施した(ステップS207)。端面加工を行い外径95mm、内径25mmとし、グラインディング加工(表面10μm研削)を行った(ステップS208)。その後、AD-68F(商品名、上村工業製)により60℃で5分の脱脂を行った後、AD-107F(商品名、上村工業製)により65℃で1分のエッチングを行い、さらに30%HNO3水溶液(室温)で20秒間デスマットした。このようにして表面状態を整えた後に、ディスクブランクをAD-301F-3X(商品名、上村工業製)の20℃のジンケート処理液に0.5分間浸漬して表面にジンケート処理を施した(ステップS209)。なお、ジンケート処理は合計2回行い、ジンケート処理間に室温の30%HNO3水溶液に20秒間浸漬して表面を剥離処理した。ジンケート処理した表面に無電解Ni-Pめっき処理液(ニムデンHDX(商品名、上村工業製))を用いてNi-Pを21μm厚さに無電解めっきした。得られためっき面を平均粒径800nmのアルミナスラリーおよび発泡ウレタン製研磨パッドを用いて粗研磨した。粗研磨の加工量を3.8μmとした。続いて、20~200nmの粒径を有するコロイダルシリカおよび発泡ウレタン製研磨パッドを用いて仕上げポリッシュ加工を行った。なお、仕上げポリッシュ加工の加工量を0.2μmとした。さらに、アルカリ洗浄剤およびPVAスポンジを用いてめっき面の表面を十分に擦り洗い、18MΩ・cm以上の抵抗率を有する脱イオン水を用いて十分にすすいで、研磨砥粒、切粉、およびその他付着異物の除去を行った(ステップS210)。
鋳造(ステップS202-1)工程後のアルミニウム合金鋳塊、研削加工(ステップS208)工程後のアルミニウム合金基板、及びめっき処理研磨(ステップS210)工程後のアルミニウム合金基板について以下の評価を行った。なお、各合金10枚のディスクをめっき処理まで実施しているが、実施例51~53、92~96の一部のディスクでは、めっき剥離が生じていた。めっき剥離したディスクの枚数は、実施例51が1枚、実施例52が2枚、実施例53が3枚、実施例92が4枚、実施例93が3枚、実施例94が3枚、実施例95が3枚、実施例96が3枚であった。めっき剥離していないディスクを用い評価を行った。
〔心材の鋳造時の冷却速度〕
鋳造(ステップS202-1)後の鋳塊のDAS(Dendrite Arm Spacing)を測定し、鋳造時の冷却速度(℃/s)を算出した。DASは光学顕微鏡により鋳塊厚さ方向の断面組織観察を行い、2次枝法により測定した。測定は、鋳塊の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
鋳造(ステップS202-1)後の鋳塊のDAS(Dendrite Arm Spacing)を測定し、鋳造時の冷却速度(℃/s)を算出した。DASは光学顕微鏡により鋳塊厚さ方向の断面組織観察を行い、2次枝法により測定した。測定は、鋳塊の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
〔心材中の第二相粒子の個数と最長径及び周囲長の合計〕
研削加工(ステップS208)後のアルミニウム合金基板断面(心材部)を光学顕微鏡により400倍で20視野(1視野の面積:0.05mm2)観察し、粒子解析ソフトA像くん(商品名、旭化成エンジニアリング(株)社製)を用いて第二相粒子の個数(個/mm2)と最長径及び周囲長の合計(mm/mm2)の測定を行った。測定は、基板の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
研削加工(ステップS208)後のアルミニウム合金基板断面(心材部)を光学顕微鏡により400倍で20視野(1視野の面積:0.05mm2)観察し、粒子解析ソフトA像くん(商品名、旭化成エンジニアリング(株)社製)を用いて第二相粒子の個数(個/mm2)と最長径及び周囲長の合計(mm/mm2)の測定を行った。測定は、基板の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
〔ディスク・フラッタの測定〕
めっき処理研磨(ステップS210)工程後のアルミニウム合金基板を用いディスク・フラッタの測定を行った。ディスク・フラッタの測定は、市販のハードディスクドライブに空気の存在下、アルミニウム合金基板を設置し、測定を行った。ドライブはSeagate製ST2000(商品名)を用いて、モーター駆動はテクノアライブ製SLD102(商品名)をモーターに直結することにより駆動させた。回転数は7200rpmとし、ディスクは常に複数枚設置してその上部の磁気ディスクの表面にレーザードップラー計である小野測器製LDV1800(商品名)にて表面の振動を観察した。観察した振動は小野測器製FFT解析装置DS3200(商品名)にてスペクトル分析した。観察はハードディスクドライブの蓋に孔を開けることにより、その穴からディスク表面を観察して行った。また市販のハードディスクに設置されていたスクイーズプレートは外して評価を行っている。
フラッタリング特性の評価は、フラッタリングが現れる300Hzから1500Hzの付近のブロードなピークの最大変位(ディスクフラッタリング(nm))にて行った。このブロードなピークはNRRO(Non-Repeatable Run Out)と呼ばれ、ヘッドの位置決め誤差へ大きな影響があることがわかっている。
フラッタリング特性の評価は、空気中にて、30nm以下の場合をA(優)、30nmを超え40nm以下をB(良)、40nmより大きく50nm以下をC(可)、50nmより大きい場合はD(劣)とした。
めっき処理研磨(ステップS210)工程後のアルミニウム合金基板を用いディスク・フラッタの測定を行った。ディスク・フラッタの測定は、市販のハードディスクドライブに空気の存在下、アルミニウム合金基板を設置し、測定を行った。ドライブはSeagate製ST2000(商品名)を用いて、モーター駆動はテクノアライブ製SLD102(商品名)をモーターに直結することにより駆動させた。回転数は7200rpmとし、ディスクは常に複数枚設置してその上部の磁気ディスクの表面にレーザードップラー計である小野測器製LDV1800(商品名)にて表面の振動を観察した。観察した振動は小野測器製FFT解析装置DS3200(商品名)にてスペクトル分析した。観察はハードディスクドライブの蓋に孔を開けることにより、その穴からディスク表面を観察して行った。また市販のハードディスクに設置されていたスクイーズプレートは外して評価を行っている。
フラッタリング特性の評価は、フラッタリングが現れる300Hzから1500Hzの付近のブロードなピークの最大変位(ディスクフラッタリング(nm))にて行った。このブロードなピークはNRRO(Non-Repeatable Run Out)と呼ばれ、ヘッドの位置決め誤差へ大きな影響があることがわかっている。
フラッタリング特性の評価は、空気中にて、30nm以下の場合をA(優)、30nmを超え40nm以下をB(良)、40nmより大きく50nm以下をC(可)、50nmより大きい場合はD(劣)とした。
〔心材表面の平均結晶粒径〕
研削加工(ステップS208)後のアルミニウム合金基板表面(L-LT面)を更に研削し、心材の表面を露出させ、バーカー氏液を用いてバーカーエッチングを施し、偏光顕微鏡にて100倍で1枚撮影した。結晶粒径の測定は、交差した結晶粒の数を数える交線法を用いて、LT方向(圧延方向に垂直な方向)に500μmの直線を5本引きを実施してその平均値を求めた。
研削加工(ステップS208)後のアルミニウム合金基板表面(L-LT面)を更に研削し、心材の表面を露出させ、バーカー氏液を用いてバーカーエッチングを施し、偏光顕微鏡にて100倍で1枚撮影した。結晶粒径の測定は、交差した結晶粒の数を数える交線法を用いて、LT方向(圧延方向に垂直な方向)に500μmの直線を5本引きを実施してその平均値を求めた。
表19~21に示すように、実施例49~96は良好なフラッタリング特性を得ることが出来た。
一方、比較例14~26に於いては、金属組織における最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満となっており、フラッタリング特性が劣った。
一方、比較例14~26に於いては、金属組織における最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満となっており、フラッタリング特性が劣った。
(両面に純Al皮膜又はAl-Mg系合金皮膜を有する磁気ディスク用アルミニウム合金基板)
次に、両面に純Al皮膜又はAl-Mg系合金皮膜を有する磁気ディスク用アルミニウム合金基板の実施例について説明する。
表22~表24に示す成分組成の各合金素材を常法に従って溶解し、アルミニウム合金溶湯を溶製した(ステップS301)。表22~表24中「-」は、測定限界値以下を示す。
次に、両面に純Al皮膜又はAl-Mg系合金皮膜を有する磁気ディスク用アルミニウム合金基板の実施例について説明する。
表22~表24に示す成分組成の各合金素材を常法に従って溶解し、アルミニウム合金溶湯を溶製した(ステップS301)。表22~表24中「-」は、測定限界値以下を示す。
つぎに、表25~表27に示すように、合金No.A1-1~A1-18、A1-20、A1-21、A1-23~A1-31、A1-35~A1-57、AC1-1~AC1-7及びAC1-9~AC1-13は、アルミニウム合金溶湯をDC鋳造法により、合金No.A1-19、A1-22、A1-32~A1-34及びAC1-8は、アルミニウム合金溶湯をCC鋳造法により、鋳造し鋳塊を作製した(ステップS302)。
合金No.A1-1~A1-18、A1-20、A1-21、A1-23~A1-31、A1-35~A1-57、AC1-1~AC1-7及びAC1-9~AC1-13の鋳塊は両面15mmの面削を行った。つぎに、表25~表27に示す条件にて均質化処理を施した(ステップS303)。なお、合金No.A47は、2段目均質化処理後に630~640℃にて5時間保持を行っている。また、合金No.AC1-11は、380~390℃にて5時間保持を行っている。次に、圧延開始温度370℃、圧延終了温度310℃で熱間圧延を行ない、板厚3.0mmの熱延板とした(ステップS304)。No.A1-1~A1-6、A1-8~A1-36及びAC1-1~AC1-4の合金の熱延板は360℃で2時間の条件で焼鈍(バッチ式)を行った。全ての板材を、冷間圧延(圧延率73.3%)により最終板厚の0.8mmまで圧延し、アルミニウム合金板とした(ステップS305)。前記アルミニウム合金板から外径96mm、内径24mmの円環状に打抜き、ディスクブランクを作製した(ステップS306)。
ディスクブランクを350℃で3時間加圧焼鈍を施した(ステップS307)。端面加工を行い外径95mm、内径25mmとし、グラインディング加工(表面10μm研削)を行った(ステップS308)。
つぎに、表28~表30に示すように、合金C1-1~C1-57、CC1-1~CC1-13の金属または合金を皮膜として前記ディスクブランクの全周に渡ってスパッタにて形成させた(ステップS309)
その後、AD-68F(商品名、上村工業製)により60℃で脱脂を行った後、AD-107F(商品名、上村工業製)により65℃でエッチングを行い、さらに30%HNO3水溶液(室温)でデスマットした(ステップS309)。このようにして表面状態を整えた後に、ディスクブランクをAD-301F-3X(商品名、上村工業製)の20℃のジンケート処理液に0.5分間浸漬して表面にジンケート処理を行った(ステップS309)。なお、ジンケート処理は合計2回行い、ジンケート処理間に室温の30%HNO3水溶液に20秒間浸漬して表面を剥離処理した。
2回のジンケート処理した表面に無電解Ni-Pめっき処理液(ニムデンHDX(商品名、上村工業製))を用いてNi-Pを21μm厚さに無電解めっきした。得られためっき面を平均粒径800nmのアルミナスラリーおよび発泡ウレタン製研磨パッドを用いて粗研磨した。粗研磨の加工量を3.8μmとした。続いて、20~200nmの粒径を有するコロイダルシリカおよび発泡ウレタン製研磨パッドを用いて仕上げポリッシュ加工を行った。なお、仕上げポリッシュ加工の加工量を0.2μmとした。さらに、アルカリ洗浄剤およびPVAスポンジを用いてめっき面の表面を十分に擦り洗い、18MΩ・cm以上の抵抗率を有する脱イオン水を用いて十分にすすいで、研磨砥粒、切粉、およびその他付着異物の除去を行った(ステップS310)。
つぎに、表28~表30に示すように、合金C1-1~C1-57、CC1-1~CC1-13の金属または合金を皮膜として前記ディスクブランクの全周に渡ってスパッタにて形成させた(ステップS309)
その後、AD-68F(商品名、上村工業製)により60℃で脱脂を行った後、AD-107F(商品名、上村工業製)により65℃でエッチングを行い、さらに30%HNO3水溶液(室温)でデスマットした(ステップS309)。このようにして表面状態を整えた後に、ディスクブランクをAD-301F-3X(商品名、上村工業製)の20℃のジンケート処理液に0.5分間浸漬して表面にジンケート処理を行った(ステップS309)。なお、ジンケート処理は合計2回行い、ジンケート処理間に室温の30%HNO3水溶液に20秒間浸漬して表面を剥離処理した。
2回のジンケート処理した表面に無電解Ni-Pめっき処理液(ニムデンHDX(商品名、上村工業製))を用いてNi-Pを21μm厚さに無電解めっきした。得られためっき面を平均粒径800nmのアルミナスラリーおよび発泡ウレタン製研磨パッドを用いて粗研磨した。粗研磨の加工量を3.8μmとした。続いて、20~200nmの粒径を有するコロイダルシリカおよび発泡ウレタン製研磨パッドを用いて仕上げポリッシュ加工を行った。なお、仕上げポリッシュ加工の加工量を0.2μmとした。さらに、アルカリ洗浄剤およびPVAスポンジを用いてめっき面の表面を十分に擦り洗い、18MΩ・cm以上の抵抗率を有する脱イオン水を用いて十分にすすいで、研磨砥粒、切粉、およびその他付着異物の除去を行った(ステップS310)。
鋳造(ステップS302)工程後のアルミニウム合金鋳塊、研削加工(ステップS308)工程後のアルミニウム合金基板、及びめっき処理研磨(ステップS310)工程後のアルミニウム合金基板について以下の評価を行った。なお、各合金10枚のディスクをめっき処理まで実施している。ただし、実施例1-3~1-5、1-44~1-48、1-56、1-57の一部のディスクでは、めっき剥離が生じていた。めっき剥離したディスクの枚数は、実施例1-3が1枚、実施例1-4が2枚、実施例1-5が3枚、実施例1-44が4枚、実施例1-45が5枚、実施例1-46が5枚、実施例1-47が5枚、実施例1-48が4枚、実施例1-56が4枚、実施例1-57が4枚であった。本実施例ではめっき剥離していないディスクを用い評価を行った。
〔鋳造時の冷却速度〕
鋳造(ステップS302)後の鋳塊のDAS(Dendrite Arm Spacing)を測定し、鋳造時の冷却速度(℃/s)を算出した。DASは光学顕微鏡により鋳塊厚さ方向の断面組織観察を行い、2次枝法により測定した。測定は、鋳塊の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
鋳造(ステップS302)後の鋳塊のDAS(Dendrite Arm Spacing)を測定し、鋳造時の冷却速度(℃/s)を算出した。DASは光学顕微鏡により鋳塊厚さ方向の断面組織観察を行い、2次枝法により測定した。測定は、鋳塊の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
〔第二相粒子の個数と最長径及び周囲長の合計〕
研削加工(ステップS308)後のアルミニウム合金基板断面を光学顕微鏡により400倍で20視野(1視野の面積:0.05mm2)観察し、粒子解析ソフトA像くん(商品名、旭化成エンジニアリング(株)社製)を用いて第二相粒子の個数(個/mm2)と最長径及び周囲長の合計(mm/mm2)の測定を行った。測定は、基板の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
研削加工(ステップS308)後のアルミニウム合金基板断面を光学顕微鏡により400倍で20視野(1視野の面積:0.05mm2)観察し、粒子解析ソフトA像くん(商品名、旭化成エンジニアリング(株)社製)を用いて第二相粒子の個数(個/mm2)と最長径及び周囲長の合計(mm/mm2)の測定を行った。測定は、基板の厚さ方向の中央部の断面を用いた。
〔ディスク・フラッタの測定〕
めっき処理研磨(ステップS310)工程後のアルミニウム合金基板を用いディスク・フラッタの測定を行った。ディスク・フラッタの測定は、市販のハードディスクドライブに空気の存在下、アルミニウム合金基板を設置し、測定を行った。ドライブはSeagate製ST2000(商品名)を用いて、モーター駆動はテクノアライブ製SLD102(商品名)をモーターに直結することにより駆動させた。回転数は7200rpmとし、ディスクは常に複数枚設置してその上部の磁気ディスクの表面にレーザードップラー計である小野測器製LDV1800(商品名)にて表面の振動を観察した。観察した振動は小野測器製FFT解析装置DS3200(商品名)にてスペクトル分析した。観察はハードディスクドライブの蓋に孔を開けることにより、その穴からディスク表面を観察して行った。また市販のハードディスクに設置されていたスクイーズプレートは外して評価を行っている。
フラッタリング特性の評価は、フラッタリングが現れる300Hzから1500Hzの付近のブロードなピークの最大変位(ディスクフラッタリング(nm))にて行った。このブロードなピークはNRRO(Non-Repeatable Run Out)と呼ばれ、ヘッドの位置決め誤差へ大きな影響があることがわかっている。
フラッタリング特性の評価は、空気中にて、30nm以下の場合をA(優)、30nmより大きく40nm以下をB(良)、40nmより大きく50nm以下をC(可)、50nmより大きい場合はD(劣)とした。
めっき処理研磨(ステップS310)工程後のアルミニウム合金基板を用いディスク・フラッタの測定を行った。ディスク・フラッタの測定は、市販のハードディスクドライブに空気の存在下、アルミニウム合金基板を設置し、測定を行った。ドライブはSeagate製ST2000(商品名)を用いて、モーター駆動はテクノアライブ製SLD102(商品名)をモーターに直結することにより駆動させた。回転数は7200rpmとし、ディスクは常に複数枚設置してその上部の磁気ディスクの表面にレーザードップラー計である小野測器製LDV1800(商品名)にて表面の振動を観察した。観察した振動は小野測器製FFT解析装置DS3200(商品名)にてスペクトル分析した。観察はハードディスクドライブの蓋に孔を開けることにより、その穴からディスク表面を観察して行った。また市販のハードディスクに設置されていたスクイーズプレートは外して評価を行っている。
フラッタリング特性の評価は、フラッタリングが現れる300Hzから1500Hzの付近のブロードなピークの最大変位(ディスクフラッタリング(nm))にて行った。このブロードなピークはNRRO(Non-Repeatable Run Out)と呼ばれ、ヘッドの位置決め誤差へ大きな影響があることがわかっている。
フラッタリング特性の評価は、空気中にて、30nm以下の場合をA(優)、30nmより大きく40nm以下をB(良)、40nmより大きく50nm以下をC(可)、50nmより大きい場合はD(劣)とした。
〔表面の平均結晶粒径〕
研削加工(ステップS308)後のアルミニウム合金基板表面(L-LT面、圧延表面)について、バーカー氏液(Barker氏液、HBF4(テトラフルオロホウ酸)と水を体積比で1:30の比で混合した水溶液)を用いてバーカーエッチングを施し、偏光顕微鏡にて100倍で1枚撮影した。結晶粒径の測定は、交差した結晶粒の数を数える交線法を用いて、LT方向(圧延方向に垂直な方向)に500μmの直線を5本引きを実施してその平均値を求めた。
研削加工(ステップS308)後のアルミニウム合金基板表面(L-LT面、圧延表面)について、バーカー氏液(Barker氏液、HBF4(テトラフルオロホウ酸)と水を体積比で1:30の比で混合した水溶液)を用いてバーカーエッチングを施し、偏光顕微鏡にて100倍で1枚撮影した。結晶粒径の測定は、交差した結晶粒の数を数える交線法を用いて、LT方向(圧延方向に垂直な方向)に500μmの直線を5本引きを実施してその平均値を求めた。
それらの結果を表34~36に示す。
比較例1-1~1-13に於いては、金属組織における最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2未満となっており、フラッタリング特性が劣った。
一方、表34~36に示すように、実施例1-1~1-57は良好なフラッタリング特性を得ることが出来た。
一方、表34~36に示すように、実施例1-1~1-57は良好なフラッタリング特性を得ることが出来た。
本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
本願は、2016年4月27日に日本国で特許出願された特願2016-088719及び2016年5月13日に日本国で特許出願された特願2016-097439に基づく優先権を主張するものであり、これらはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。
Claims (18)
- 金属組織における最長径4μm以上30μm以下の第二相粒子の周囲長の合計が10mm/mm2以上であることを特徴とする磁気ディスク用アルミニウム合金基板。
- 0.10質量%以上24.00質量%以下のSi、0.05質量%以上10.00質量%以下のFe、0.10質量%以上15.00質量%以下のMn、及び0.10質量%以上20.00質量%以下のNiのうち1種又は2種以上を含有し、且つ、Si+Fe+Mn+Ni≧0.20質量%の関係を有し、残部がアルミニウムと不可避不純物からなる請求項1に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板。
- 0.005質量%以上10.000質量%以下のCu、
0.100質量%以上6.000質量%以下のMg、
0.010質量%以上5.000質量%以下のCr、
0.010質量%以上5.000質量%以下のZr
からなる群から選択された1もしくは2以上の元素をさらに含有する、請求項2に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板。 - 0.0001質量%以上0.1000質量%以下のBe
をさらに含有する、請求項2又は3に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板。 - 0.001質量%以上0.100質量%以下のNa、
0.001質量%以上0.100質量%以下のSr、
0.001質量%以上0.100質量%以下のP
からなる群から選択された1もしくは2以上の元素をさらに含有する、請求項2~4のいずれか1項に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板。 - 個々の含有量が0.1質量%以上5.0質量%以下のPb、Sn、In、Cd、Bi及びGeからなる群から選択された1もしくは2以上の元素をさらに含有する、請求項2~5のいずれか1項に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板。
- 0.005質量%以上10.000質量%以下のZn
をさらに含有する、請求項2~6のいずれか1項に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板。 - 含有量の合計が0.005質量%以上0.500質量%以下のTi、B及びVからなる群から選択された1もしくは2以上の元素
をさらに含有する、請求項2~7のいずれか1項に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板。 - 表面の結晶粒径の平均値が70μm以下であることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の磁気ディスク用アルミニウム基板であって、両面に純Al皮膜又はAl-Mg系合金皮膜を有する磁気ディスク用アルミニウム合金基板。
- 請求項10に記載の磁気ディスク用アルミニウム基板であって、両面に10nm以上3000nm以下の金属皮膜を有する磁気ディスク用アルミニウム合金基板。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の表面に、無電解Ni-Pめっき処理層とその上の磁性体層を有することを特徴とする磁気ディスク。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法であって、アルミニウム合金を用いて鋳塊を鋳造する鋳造工程と、鋳塊を熱間圧延する熱間圧延工程と、熱間圧延板を冷間圧延する冷間圧延工程と、冷間圧延板を円環状に打ち抜くディスクブランク打抜き工程と、打ち抜いたディスクブランクを加圧焼鈍する加圧焼鈍工程と、を含む磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法。
- 前記鋳造工程と熱間圧延工程の間に、鋳塊を均質化熱処理する均質化熱処理工程を更に含む、請求項13に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法。
- 前記冷間圧延の前又は途中に圧延板を焼鈍する焼鈍処理工程を更に含む、請求項13又は14に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法。
- 請求項10に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法であって、アルミニウム合金を用いて心材用鋳塊を鋳造する心材鋳造工程と、純Al又はAl-Mg系合金を用いて皮材用鋳塊を鋳造する皮材鋳造工程と、皮材用鋳塊を均質化処理し、次いで熱間圧延して皮材とする皮材工程と、心材用鋳塊の両面に皮材をそれぞれ合わせて合わせ材とする合わせ材工程と、合わせ材を熱間圧延する熱間圧延工程と、熱間圧延板を冷間圧延する冷間圧延工程と、冷間圧延板を円環状に打ち抜くディスクブランク打抜き工程と、打ち抜いたブランクを加圧焼鈍する加圧焼鈍工程と、を含む磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法。
- 前記合わせ材工程と熱間圧延工程の間に、合わせ材を均質化熱処理する均質化熱処理工程を更に含む、請求項16に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法。
- 冷間圧延の前又は途中に圧延板を焼鈍する焼鈍処理工程を更に含む、請求項16又は17に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法。
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