專利名稱：微晶玻璃及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微晶玻璃及其制造方法，具有高機(jī)械強(qiáng)度和高度平滑表面，是特別適合用于信息記錄裝置用的基板材料近年來(lái)，由于磁頭和磁記憶膜技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬盤的記錄密度和讀寫速度得到了很大的提高，對(duì)盤基的性能也提出了更高的要求為了增大單位面積的記錄密度，磁盤必須增大環(huán)節(jié)和磁道的密度，因而必然使磁頭更接近于盤面，目前磁頭從盤面向上的浮動(dòng)量已達(dá)到0.015μm，做到這一點(diǎn)要求盤片的表面粗糙度在5以下；讀寫速度高正是使硬盤沒(méi)有面臨淘汰的重要原因之一，隨著記錄密度的快速增長(zhǎng)及計(jì)算機(jī)的CPU等其他部件的信息處理速度越來(lái)越快，必然要求硬盤的讀寫速度也得到相應(yīng)的提高，其結(jié)果是硬盤的轉(zhuǎn)速得到了很大的提高，目前一萬(wàn)轉(zhuǎn)以上/分鐘的硬盤已進(jìn)入了市場(chǎng)，高速的旋轉(zhuǎn)要求硬盤盤基具有更高機(jī)械強(qiáng)度，更高的彈性模量。
傳統(tǒng)的硬盤盤基為鋁合金，但由于鋁合金難以研磨到5以下的表面粗糙度，要達(dá)到5以下的表面粗糙度需經(jīng)過(guò)2次以上特殊加工，成本較高，成本已沒(méi)有下降的余地?，F(xiàn)在的記憶膜都是玻璃態(tài)的金屬膜，玻璃的基板將會(huì)更適宜，特別是新發(fā)展的記憶膜都希望有較高的成膜溫度(高于650度)以此提高記憶特性，但鋁合金的極限溫度只能到360度左右。同時(shí)高強(qiáng)度的玻璃其機(jī)械強(qiáng)度也優(yōu)于鋁合金，基于以上原因，傳統(tǒng)的鋁合金基板近年來(lái)已出現(xiàn)了被化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板和微晶玻璃基板逐步取代的趨勢(shì)。
但化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板的組成中必須含有一定量的Na2O和K2O，易導(dǎo)致成膜特性變壞，必須進(jìn)行全面性包涂處理，鍍Si膜，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高；而現(xiàn)有的微晶玻璃基板，例如日本小原的MgO-Li2O-(Al2O3)-RO-R2O3-SiO2-P2O5系玻璃(見(jiàn)日本專利1995年247138號(hào))，如果要達(dá)到理想的表面粗糙度，必須嚴(yán)格控制晶粒的大小，使晶粒的尺寸在0.3μm以下，但當(dāng)晶粒的尺寸在0.3μm以下時(shí)，微晶玻璃基板達(dá)不到理想的機(jī)械強(qiáng)度，這一矛盾仍沒(méi)有得到很好的解決。
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺陷，提供一種微晶玻璃及其制造方法，具有高機(jī)械強(qiáng)度和高度平滑表面，是特別適合用于信息記錄裝置用的基板材料，使微晶晶?？刂圃?.3μm以內(nèi)也能達(dá)到理想的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量。
本發(fā)明的解決方案是在SiO2-Li2O-Al2O3-P2O5系統(tǒng)微晶玻璃中通過(guò)一定的工藝手段引入一定量的Y2O3和/或La2O3以提高微晶玻璃的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量，結(jié)果表明引入一定量的Y2O3后，即使微晶晶?？刂圃?.3μm以內(nèi)也能達(dá)到理想的機(jī)械強(qiáng)度，加入適量的La2O3也能得到增加機(jī)械強(qiáng)度的效果，但是沒(méi)有加入Y2O3的效果顯著。考慮到La2O3比Y2O3便宜很多，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)可以考慮以適當(dāng)?shù)谋壤餐尤搿?br> 本發(fā)明的微晶玻璃，其特征在于在SiO2-Li2O-Al2O3-P2O5系統(tǒng)微晶玻璃中摻入Y2O3，其中各主要原料的重量百分比的含量為SiO265-80wt％；Li2O 7-12wt％；Al2O32-5wt％；P2O51-4wt％；Y2O30.5-8wt％。
微晶玻璃，其特征在于在SiO2-Li2O-Al2O3-P2O5系統(tǒng)微晶玻璃中摻入La2O3，其中各主要原料的重量百分比的含量為SiO265-80wt％；Li2O 7-12wt％；Al2O32-5wt％；P2O51-4wt％；La2O31-8wt％。
微晶玻璃，其特征在于在SiO2-Li2O-Al2O3-P2O5系統(tǒng)微晶玻璃中摻入Y2O3+La2O3，其中各主要原料的重量百分比的含量為SiO265-80wt％；Li2O 7-12wt％；Al2O32-5wt％；P2O51-4wt％；Y2O3+La2O3=0.5-8wt％。
如上所述的微晶玻璃，其特征在于原料中還摻雜下列任意一種或多種過(guò)渡金屬元素Fe2O31-3wt％,CuO 1-3wt％,Cr2O31-3w％,V2O51-3wt％，稀土金屬元素CeO21-3wt％。
如上所述的微晶玻璃，其特征在于原料中還摻有F 0.1-4wt％；Cl 0.1-5wt％；P2O51-4wt％；RO 2-8wt％,R為二價(jià)元素。
如上所述的微晶玻璃，其特征在于原料中還摻有R2O＜6wt％；B2O3＜5wt％。
如權(quán)利要求1所述，本發(fā)明的特征之一是Li2O,Al2O3,SiO2,P2O5及其所規(guī)定的范圍是形成微晶玻璃的基礎(chǔ)，不足或超出范圍都不能成為微晶玻璃，本發(fā)明的特征之二是采用Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃體系，通過(guò)在其中引入一定量的Y2O3成為新的微晶玻璃體系，該種微晶玻璃具有高彈性模量和高斷裂強(qiáng)度的特點(diǎn)，實(shí)際測(cè)試彈性模量均大于9600kgf/cm2，斷裂強(qiáng)度均大于27kgf/cm2。晶粒尺寸卻在0.3μm以下?？梢约庸こ交砻?。Y2O3的含量以0.5wt％到8wt％為佳，少于0.5wt％效果不明顯，高于8wt％影響表面粗糙度。
如權(quán)利要求2所述，本發(fā)明的特征之一Li2O,Al2O3,SiO2,P2O5及其所規(guī)定的范圍是形成微晶玻璃的基礎(chǔ)，不足或超出范圍都不能成為微晶玻璃，本發(fā)明的特征之二是采用Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃體系，通過(guò)在其中引入一定量的La2O3成為新的微晶玻璃體系，該種微晶玻璃比原體系具有較高彈性模量的特點(diǎn)，但晶粒尺寸在0.3μm以下?？梢约庸こ交砻?。但增加機(jī)械強(qiáng)度沒(méi)有加入Y2O3后效果顯著。實(shí)際測(cè)試彈性模量均大于9200kgf/cm2，斷裂強(qiáng)度均大于20kgf/cm2。La2O3的含量以1wt％到8wt％為佳，少于1wt％效果不明顯，高于8wt％影響表面粗糙度。
如權(quán)利要求3所述，本發(fā)明的特征之一是Li2O,Al2O3,SiO2,P2O5及其所規(guī)定的范圍是形成微晶玻璃的基礎(chǔ)，不足或超出范圍都不能成為微晶玻璃，本發(fā)明的特征之二是采用Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃體系，通過(guò)在其中引入一定量的Y2O3和La2O3成為新的微晶玻璃體系，該種微晶玻璃具有高彈性模量和高斷裂強(qiáng)度的特點(diǎn)，實(shí)際測(cè)試彈性模量均大于95kgf/cm2，斷裂強(qiáng)度均大于25kgf/cm2。晶粒尺寸卻在0.3μm以下。可以加工超平滑表面。由于有一定比例的Y2O3被La2O3替代，成本低于權(quán)利要求1的微晶玻璃體系。Y2O3和La2O3的總含量以0.5wt％到8wt％為佳，少于0.5wt％效果不明顯，高于8wt％影響表面粗糙度不好。
如權(quán)利要求4所述，還可根據(jù)不同用戶的需要，在熔制時(shí)將權(quán)利要求1,2,3的玻璃中摻雜下列一種或多種過(guò)渡金屬元素Fe2O31-3wt％,CuO 1-3w％,Cr2O31-3wt％,V2O51-3wt％，稀土金屬元素CeO21-3wt％；使其能直接進(jìn)行激光網(wǎng)紋加工。
如權(quán)利要求5所述，F(xiàn)和Cl，特別是Cl，有利于微晶析出并能降低熔融溫度。加入太多，晶粒變粗大；加入適量的二價(jià)元素氧化物可以提高玻璃的穩(wěn)定性和有利于熔制。
如權(quán)利要求6所述，加入堿金屬(R2O)和硼(B2O3)對(duì)降低熔制溫度有一定好處，但因堿金屬(R2O)和硼(B2O3)鍍磁膜時(shí)，很容易溢出污染磁膜，并影響表面光潔度。
為了更好地闡述該發(fā)明的成效，我們列舉實(shí)施例如下實(shí)施例1玻璃的組成以重量百分比表示為SiO276.5wt％；Li2O 11wt％；Al2O34.5wt％；P2O53wt％；Y2O35wt％，且以碳酸鹽，硝酸鹽，氧化物，氯化物和氟化物形式，稱量，混合后加入熔爐中，配合料在1440℃熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以100℃/小時(shí)升溫到550℃保溫3小時(shí)，以100℃/小時(shí)升溫到780℃保溫2小時(shí)，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。該微晶玻璃的彈性模量9610kgf/cm2。斷裂強(qiáng)度均大于27.2kgf/cm2。晶粒尺寸卻在0.3μm以下。按現(xiàn)有普通加工技術(shù)加工后表面粗糙度為4.4埃。此微晶玻璃經(jīng)打孔，滾邊，研磨，拋光，既成為記憶裝置的基板，可在此基板上鍍磁膜等各種記憶膜。
實(shí)施例2玻璃的組成以重量百分比表示為SiO276.5wt％；Li2O 11wt％；Al2O34.5wt％；P2O53wt％；La2O35wt％，且以碳酸鹽，硝酸鹽，氧化物，氯化物和氟化物形式，稱量，混合后加入熔爐中，配合料在1440℃熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以100℃/小時(shí)升溫到550℃保溫3小時(shí)，以100℃/小時(shí)升溫到780℃保溫2小時(shí)，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。該微晶玻璃的彈性模量9210kgf/cm2。斷裂強(qiáng)度均大于20.1kgf/cm2。晶粒尺寸卻在0.3μm以下。按現(xiàn)有普通加工技術(shù)加工后表面粗糙度為4.3埃。此微晶玻璃經(jīng)打孔，滾邊，研磨，拋光，既成為記憶裝置的基板，可在此基板上鍍磁膜等各種記憶膜。
實(shí)施例3玻璃的組成以重量百分比表示為SiO271.7wt％；Li2O 10.0wt％；Al2O33.3wt％；MgO 2.4wt％；ZnO 1.4wt％；Cu 1.9wt％；F 1wt％；Cl 1wt％；P2O52.3wt％；Y2O35.0wt％，且以碳酸鹽，硝酸鹽，氧化物，氯化物和氟化物形式，稱量，混合后加入熔爐中，配合料在1400℃熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以100℃/小時(shí)升溫到550℃保溫3小時(shí)，以100℃/小時(shí)升溫到780℃保溫2小時(shí)，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。該微晶玻璃的彈性模量9700kgf/cm2。斷裂強(qiáng)度均大于28kgf/cm2。晶粒尺寸卻在0.3μm以下。按現(xiàn)有普通加工技術(shù)加工后表面粗糙度為4.3埃。此微晶玻璃經(jīng)打孔，滾邊，研磨，拋光，既成為記憶裝置的基板，可在此基板上鍍磁膜等各種記憶膜。
實(shí)施例4玻璃的組成以重量百分比表示為SiO271.7wt％；Li2O 10.0wt％；Al2O33.3wt％；MgO 2.4wt％；ZnO 1.4wt％；Cu 1.9wt％；F 1wt％；Cl 1wt％；P2O52.3wt％；La2O35.0wt％且以碳酸鹽，硝酸鹽，氧化物，氯化物和氟化物形式，稱量，混合后加入熔爐中，配合料在1400℃熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以100℃/小時(shí)升溫到550℃保溫3小時(shí)，以100℃/小時(shí)升溫到780℃保溫2小時(shí)，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。該微晶玻璃的彈性模量9250kgf/cm2。斷裂強(qiáng)度均大于20.4kgf/cm2。晶粒尺寸卻在0.3μm以下。按現(xiàn)有普通加工技術(shù)加工后表面粗糙度為4.2埃。此微晶玻璃經(jīng)打孔，滾邊，研磨，拋光，既成為記憶裝置的基板，可在此基板上鍍磁膜等各種記憶膜。
實(shí)施例5玻璃的組成以重量百分比表示為SiO271.7wt％；Li2O 10.0wt％；Al2O33.3wt％；MgO 2.4wt％；ZnO 1.4wt％；Cu 1.9wt％；F 1wt％；Cl 1wt％；P2O52.3wt％；Y2O33.5wt％；La2O31.5wt％且以碳酸鹽，硝酸鹽，氧化物，氯化物和氟化物形式，稱量，混合后加入熔爐中，配合料在1400℃熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以100℃/小時(shí)升溫到550℃保溫3小時(shí)，以100℃/小時(shí)升溫到780℃保溫2小時(shí)，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。該微晶玻璃的彈性模量9650kgf/cm2。斷裂強(qiáng)度均大于27kgf/cm2。晶粒尺寸卻在0.3μm以下。按現(xiàn)有普通加工技術(shù)加工后表面粗糙度為4.1埃。此微晶玻璃經(jīng)打孔，滾邊，研磨，拋光，既成為記憶裝置的基板，可在此基板上鍍磁膜等各種記憶膜。
實(shí)施例6玻璃的組成以重量百分比表示為SiO270.4wt％；Li2O 9.8wt％；Al2O33.0wt％；MgO 2.3wt％；ZnO 1.4wt％；Cu 1.9wt％；F 1wt％；Cl 1wt％；P2O52.3wt％；Y2O33.0wt％；La2O31.0wt％；CeO23wt％且以碳酸鹽，硝酸鹽，氧化物，氯化物和氟化物形式，稱量，混合后加入熔爐中，配合料在1400℃熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以100℃/小時(shí)升溫到550℃保溫3小時(shí)，以100℃/小時(shí)升溫到780℃保溫2小時(shí)，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。該微晶玻璃的彈性模量9630kgf/cm2。斷裂強(qiáng)度均大于27kgf/cm2。晶粒尺寸卻在0.3μm以下。按現(xiàn)有普通加工技術(shù)加工后表面粗糙度為4.2埃。此微晶玻璃經(jīng)打孔，滾邊，研磨，拋光，激光網(wǎng)紋加工，既成為記憶裝置的基板，可在此基板上鍍磁膜等各種記憶膜。
實(shí)施例7玻璃的組成以重量百分比表示為SiO270.4wt％；Li2O 9.8wt％；Al2O33.0wt％；MgO 2.3wt％；ZnO 1.4wt％；Cu 1.9wt％；F 1wt％；Cl 1wt％；P2O52.3wt％；Y2O33.0wt％；La2O31.0wt％；Fe2O32 V2O51且以碳酸鹽，硝酸鹽，氧化物，氯化物和氟化物形式，稱量，混合后加入熔爐中，配合料在1400℃熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以100℃/小時(shí)升溫到550℃保溫3小時(shí)，以100℃/小時(shí)升溫到780℃保溫2小時(shí)，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。該微晶玻璃的彈性模量9610kgf/cm2。斷裂強(qiáng)度均大于26.7kgf/cm2。晶粒尺寸卻在0.3μm以下。按現(xiàn)有普通加工技術(shù)加工后表面粗糙度為4.2埃。此微晶玻璃經(jīng)打孔，滾邊，研磨，拋光，激光網(wǎng)紋加工，既成為記憶裝置的基板，可在此基板上鍍磁膜等各種記憶膜。
實(shí)施例8
玻璃的組成以重量百分比表示為；SiO270.4wt％；Li2O 9.8wt％；Al2O33.0wt％；MgO 2.3wt％；ZnO 1.4wt％；Cu 1.9wt％；F 1wt％；Cl 1wt％；P2O52.3wt％；Y2O33.0wt％；La2O31.0wt％；Cr2O33且以碳酸鹽，硝酸鹽，氧化物，氯化物和氟化物形式，稱量，混合后加入熔爐中，配合料在1400℃熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以100℃/小時(shí)升溫到550℃保溫3小時(shí)，以100℃/小時(shí)升溫到780℃保溫2小時(shí)，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。該微晶玻璃的彈性模量9620kgf/cm2。斷裂強(qiáng)度均大于26.6kgf/cm2。晶粒尺寸卻在0.3μm以下。按現(xiàn)有普通加工技術(shù)加工后表面粗糙度為4.2埃。此微晶玻璃經(jīng)打孔，滾邊，研磨，拋光，激光網(wǎng)紋加工，既成為記憶裝置的基板，可在此基板上鍍磁膜等各種記憶膜。
權(quán)利要求
1．微晶玻璃，其特征在于在SiO2-Li2O-Al2O3-P2O5系統(tǒng)微晶玻璃中摻入Y2O3，其中各主要物質(zhì)原料含量的重量百分比為SiO265-80wt％；Li2O 7-12wt％；Al2O32-5wt％；P2O51-4wt％；Y2O30.5-8wt％。
2．微晶玻璃，其特征在于在SiO2-Li2O-Al2O3-P2O5系統(tǒng)微晶玻璃中摻入La2O3，其中各主要物質(zhì)原料含量的重量百分比為SiO265-80wt％；Li2O 7-12wt％；Al2O32-5wt％；P2O51-4wt％；La2O31-8wt％。
3．微晶玻璃，其特征在于在SiO2-Li2O-Al2O3-P2O5系統(tǒng)微晶玻璃中摻入Y2O3+La2O3，其中各主要物質(zhì)原料含量的重量百分比為SiO265-80wt％；Li2O 7-12wt％；Al2O32-5wt％；P2O51-4wt％；Y2O3+La2O3=0.5-8wt％。
4．如權(quán)利要求1、2、3所述的微晶玻璃，其特征在于還摻雜下列一種或多種過(guò)渡金屬元素Fe2O31-3wt％,CuO 1-3wt％,MgO 1-3wt％,ZnO 1-3wt％,Cu 1-3wt％,Cr2O31-3wt％,V2O51-3wt％，稀土金屬元素CeO21-3wt％。
5．如權(quán)利要求1、2、3所述的微晶玻璃，其特征在于還摻有F 0.1-4wt％；Cl 0.1-5wt％；P2O51-4wt％；RO 2-8wt％,R為二價(jià)元素。
6．如權(quán)利要求5所述的微晶玻璃，其特征在于還摻有R2O＜6wt％；B2O3＜5wt％。
7．如權(quán)利要求1、2、3、6所述的微晶玻璃的制造方法，其特征在于以碳酸鹽，硝酸鹽，氧化物，氯化物和氟化物形式稱量，混合后加入熔爐中，混合料在1400-1450℃熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以100℃/小時(shí)升溫到550℃保溫3小時(shí)，以100℃/小時(shí)升溫到780℃保溫2小時(shí)，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。
8．如權(quán)利要求4所述的微晶玻璃的制造方法，其特征在于以碳酸鹽，硝酸鹽，氧化物，氯化物和氟化物形式稱量，混合后加入熔爐中，混合料在1400℃熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以100℃/小時(shí)升溫到550℃保溫3小時(shí)，以100℃/小時(shí)升溫到780℃保溫2小時(shí)，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。
9．如權(quán)利要求5所述的微晶玻璃的制造方法，其特征在于以碳酸鹽，硝酸鹽，氧化物，氯化物和氟化物形式稱量，混合后加入熔爐中，混合料在1400℃熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以100℃/小時(shí)升溫到550℃保溫3小時(shí)，以100℃/小時(shí)升溫到780℃保溫2小時(shí)，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。
全文摘要
微晶玻璃,其特征在于在SiO
文檔編號(hào)C03C10/00GK1324775SQ0011459
公開(kāi)日2001年12月5日 申請(qǐng)日期2000年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月24日
發(fā)明者彭波 申請(qǐng)人:彭波