專利名稱：用于存儲器硬盤磁頭表面拋光的拋光組合物及其拋光方法
技術領域：
本發(fā)明屬于表面拋光處理技術領域，特別涉及對存儲器硬盤磁頭表面進行拋光的材料及拋光方法。
隨著存儲器硬盤容量的增加，硬盤的記錄密度以每年數(shù)十個百分點增長。根據(jù)硬盤的讀寫原理，硬盤存儲密度的提高實際上就是單位面積上能有更多的磁存儲單元，記錄信息所占據(jù)的空間就比以前要窄小，進行記錄所需的磁力也變弱。所以，存儲器硬盤就需要減小磁間隙(即磁頭磁介質與磁盤磁介質之間的距離)，以提高對磁信號的靈敏度。減小磁間隙有兩個途徑一是減薄磁頭和磁盤上磁介質、磁介質保護膜和潤滑膜的厚度，二是降低磁頭和磁盤之間的間隙(即飛行高度)。目前，存儲器硬盤磁頭表面類金剛石(即DLC)保護膜的厚度已經減小到5nm以下，磁頭飛行高度為10nm左右，但這樣小的厚度和高度仍不能滿足需要，研究人員還在努力地使薄膜厚度和飛行高度變小，以提高磁存儲的密度。
存儲器硬盤磁頭表面防止磁頭金屬腐蝕的DLC保護膜的減薄和飛行高度的降低對磁頭表面的平整度提出了更高的要求。粗糙的表面將無法被厚度為5nm甚至3nm的DLC保護膜完全覆蓋，磁頭材料暴露在外，從而使磁頭不能處于良好的保護中，造成磁頭表面金屬的腐蝕。飛行高度為10nm時，磁頭表面任何的凸起都會與磁盤表面發(fā)生碰撞，產生所謂的“劃碟”現(xiàn)象，損壞磁頭和存儲器硬盤盤片表面的磁介質，導致磁盤設備發(fā)生故障或讀寫信息的錯誤。
磁頭表面由于拋光加工產生的缺陷主要有兩種一種是過大的磨料顆粒在磁頭表面產生的劃痕；另一種是磨料的顆粒在拋光的過程中鑲嵌在磁頭的表面形成凸起(即所謂的“黑點”)。這兩種缺陷對于磁頭的傷害都是致命的。一方面，DLC保護膜無法完全覆蓋住劃痕和黑點，容易造成表面材料的腐蝕；另一方面，表面的凸起容易造成劃碟現(xiàn)象。
存儲器硬盤磁頭的拋光加工主要分為兩個步驟先對磁頭進行粗拋光，其目的是獲得較大的磨削量，以去除磁頭表面多余的物質，并使磁頭的電阻達到預定的大小。粗拋光后對磁頭要進行精拋光，其目的是對磁頭的表面進行再光整。
使用“電阻導向研磨機”可以對磁頭進行粗拋光，具體步驟是先使用拋光液對拋光磁頭用的金屬研磨盤進行嵌砂處理，目的是將拋光液中的顆粒鑲嵌在金屬研磨盤上，以提高拋光效率。再將金屬研磨盤正確安裝在電阻導向研磨機上，將拋光液均勻地噴灑在研磨盤上，開動機器，旋轉的研磨盤對磁頭進行拋光加工。在拋光的過程中，不斷向研磨盤上噴灑拋光液。
對磁頭進行精拋光所使用的機器與進行粗拋光時類似，過程也類似，只是在拋光的過程中不向研磨盤上噴灑拋光液，而且拋光的時間較短。
本發(fā)明提供一種用于存儲器硬盤磁頭拋光的拋光組合物，其特征在于，該拋光組合物至少包括以下組分(1)選自納米量級的金剛石、二氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、氧化鈦、氮化硅和二氧化錳中的一種磨料或多種磨料的組合，占總重量的0.01～50％；(2)烷烴的礦物油或合成油，占總重量的50～99.99％；緩沖組分，占總重量的0～50％，使所述拋光組合物的pH值為6～8。
采用上述的拋光組合物對存儲器硬盤磁頭進行拋光的方法，其特征在于，將該拋光組合物噴灑在拋光設備的金屬或非金屬研磨盤上后，使用電阻導向研磨機或原理類似的拋光設備直接對存儲器硬盤的未進行表面加工處理的磁頭表面進行最終或中間拋光。
將本發(fā)明所述的拋光組合物用于對表面粗糙度要求達到亞納米量級的金屬或非金屬表面進行中間或最終拋光。
本發(fā)明的特點本發(fā)明的拋光組合物可用于存儲器硬盤磁頭的粗拋光或精拋光，或類似于磁頭表面的金屬或非金屬表面。該拋光組合物具有較高的磨削速度，能夠防止磁頭表面在拋光的過程中產生劃痕與黑點等表面缺陷。它適合于制造例如由GMR或TMR磁頭為代表的存儲器硬盤磁頭；用該拋光組合物的進行拋光加工，可以使經過或未經過加工的存儲器硬盤磁頭表面的表面粗糙度降低到一定的水平，同時可使用于類似于存儲器硬盤磁頭表面這樣表面要求光潔度很高(達到亞納米量級)的金屬或非金屬表面。
此外，采用本發(fā)明拋光存儲器硬盤磁頭的方法，能夠得到表面粗糙度比較低，缺陷較少的表面。
金剛石包括由I、II、III和IV型金剛石料破碎而成的金剛石或類金剛石粉和四種型號金剛石粉的不同比例混合物，以及各種方法破碎制造的金剛石或類金剛石粉。還包括用爆轟法制造的各種金剛石或類金剛石粉。
二氧化硅包括膠體二氧化硅、熱解法二氧化硅(fumed silica)和許多制備方法或性質不同的其他類型二氧化硅。
此外，氧化鋁包括α-氧化鋁、δ-氧化鋁、θ-氧化鋁、κ-氧化鋁和其他不同形態(tài)的氧化鋁。還包括一種因其制備方法而得名的熱解法氧化鋁(fumed alumina)。
氧化鈰根據(jù)氧化數(shù)劃分，有三價氧化鈰和四價氧化鈰，根據(jù)晶系劃分，有六方晶系、等軸晶系和面心立方晶系。
氧化鋯根據(jù)晶系劃分，有單斜晶系、四方晶系和非晶態(tài)。此外，還有一種因其制備方法而得名的熱解法氧化鋯(fumed zirconia)。
氧化鈦根據(jù)晶系劃分，包括一氧化鈦、三氧化二鈦、二氧化鈦等。此外，還有一種因其制備方法而得名的熱解法二氧化鈦(fumed titania)。
氮化硅包括α-氮化硅、β-氮化硅、非晶態(tài)氮化硅和其他不同形態(tài)的氮化硅。
二氧化錳根據(jù)形態(tài)劃分，包括α-二氧化錳、β-二氧化錳、γ-二氧化錳、δ-二氧化錳、ε-二氧化錳、η-二氧化錳和其他不同形態(tài)的二氧化錳。
對于本發(fā)明的拋光組合物，可以任意組合使用上述這些磨料。當它們組合使用時，具體的組合方式和各磨料的比例無特別限制。
上述磨料是通過磨料顆粒的機械作用對存儲器硬盤磁頭表面進行拋光加工的。磨料顆粒的平均粒徑在1～200nm，優(yōu)選1～100nm。如果磨料顆粒的平均粒徑大于上述范圍，就會使被加工磁頭表面的表面粗糙度加大，并產生劃痕。
拋光組合物中磨料的含量為0.01～50％(重量)。如果磨料含量過少，磨削速率很低。如果磨料含量過高，很難將其均勻地分散在油中，而且會造成拋光液粘度過大而無法使用。
(2)烷烴的礦物油或合成油本發(fā)明使用礦物油或合成油作為磨料的載液，將磨料均勻地分散于其中。其主要成分為各種長度碳鏈組成的飽和直鏈和環(huán)烷烴、不飽和直鏈和環(huán)烷烴等。油中烷烴的碳鏈不能太短，以免造成油的揮發(fā)和粘度過低。油中烷烴的碳鏈也不能太長，以免粘度過高，影響磨削效率。最優(yōu)的組合為碳鏈長度為6和6以上的不同長度碳鏈的烷烴都有存在。具體各種長度碳鏈的含量和比例沒有要求。
(3)緩沖組分實驗證明，拋光液的酸堿性會對磁頭表面材料的腐蝕狀況產生較大的影響。拋光液的pH值過高或過低都會對磁頭表面的材料產生腐蝕，因此，拋光液的pH值應控制在6～8。本發(fā)明的拋光組合物使用一些堿性或酸性的緩沖組分物質對拋光液的pH值進行調節(jié)，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氨水、碳酸氫納、碳酸氫鉀、磷酸、次磷酸、草酸和醋酸等一種或多種的組合物。
本發(fā)明列舉拋光組合物的四種具體實施例，如表1所示以進一步對本發(fā)明進行詳細說明。但是，本發(fā)明決不受下述實例的具體解釋的限制。
表1

采用本發(fā)明的拋光組合物對存儲器硬盤磁頭進行拋光的方法詳細說明如下本發(fā)明存儲器硬盤磁頭的拋光方法包括用上述拋光組合物對存儲器硬盤進行拋光加工。
待拋光的存儲器硬盤磁頭為各種類型的磁頭，如AMR、GMR、TMR磁頭。
本發(fā)明拋光存儲器硬盤磁頭的方法可以使用利用金屬或非金屬研磨盤進行拋光的電阻導向研磨機或原理類似于電阻導向研磨機的拋光設備。
此外，本發(fā)明用于拋光存儲器硬盤磁頭的拋光組合物具有高磨削率，同時能夠達到表面粗糙度很低的表面。在不同的拋光工藝下，本發(fā)明中的拋光組合物可以作為中間拋光用品和最終拋光用品。
本發(fā)明的一種采用上述的拋光組合物對存儲器硬盤磁頭進行拋光方法的具體步驟及條件詳細說明如下將拋光組合物均勻地噴灑在使用該拋光組合物預先嵌砂處理過的研磨盤上，向磁頭條(由若干磁頭組成)上施加一定的壓力；在拋光的過程中，研磨盤以一定的速度轉動，磁頭條也以一定的速度擺動。間歇性地向研磨盤上噴灑拋光組合物。研磨盤的轉速會在拋光的過程中進行階段性的變化，由開始時的20rpm變化到拋光結束時的0.2rpm。研磨盤轉速隨磁頭磨削量的變化由程序自動調節(jié)。拋光時間一般為10分鐘到20分鐘。
本發(fā)明的拋光組合物拋光金屬和非金屬表面的用途本發(fā)明的拋光組合物在采用適當?shù)膾伖夥椒〞r，可以拋光材料類似于存儲器硬盤磁頭的金屬表面，以及材料不同的非金屬表面，可達到亞納米量級光潔度的要求。
權利要求
1.一種用于存儲器硬盤磁頭拋光的拋光組合物，其特征在于，該拋光組合物至少包括以下組分(1)選自納米量級的金剛石、二氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、氧化鈦、氮化硅和二氧化錳中的一種磨料或多種磨料的組合，占總重量的0.01～50％；(2)烷烴的礦物油或合成油，占總重量的50～99.99％；(3)緩沖組分，占總重量的0～50％，使所述拋光組合物的pH值為6～8。
2.如權利要求1所述的拋光組合物，其特征在于，所述磨料的粒徑為納米量級。
3.如權利要求3所述的拋光組合物，其特征在于，所述磨料的平均粒徑為1～200nm，優(yōu)選1～100nm。
4.如權利要求1所述的拋光組合物，其特征在于，將上述磨料以單個形式而非團聚物形式存在于所說的烷烴的礦物油或合成油中。
5.如權利要求1所述的拋光組合物，其特征在于，所述磨料均勻地分散于所說的烷烴的礦物油或合成油中。
6.權利要求1所述的拋光組合物，其特征在于，所說的緩沖組分選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氨水、碳酸氫納、碳酸氫鉀、磷酸、次磷酸、草酸和醋酸的一種或多種的組合。
7.采用如權利要求1、2、3、4或5所述的拋光組合物對存儲器硬盤磁頭進行拋光的方法，其特征在于，將該拋光組合物噴灑在拋光設備的金屬或非金屬研磨盤上后，使用電阻導向研磨機或原理類似的拋光設備直接對存儲器硬盤的未進行表面加工處理的磁頭表面進行最終或中間拋光。
8.如權利要求7所述的對存儲器硬盤磁頭進行拋光的方法，其特征在于，所說的拋光設備采用電阻導向研磨機或原理類似的拋光設備。
9.如權利要求7所述的對存儲器硬盤磁頭進行拋光的方法，其特征在于，所說的研磨盤的轉速在拋光的過程中進行階段性的變化，由開始時的20rpm變化到拋光結束時的0.2rpm，研磨盤轉速隨磁頭磨削量的變化由程序自動調節(jié)；拋光時間為10分鐘到20分鐘。
10.將如權利要求1、2、3、4或5所述的拋光組合物用于對表面粗糙度要求達到亞納米量級的金屬或非金屬表面進行中間或最終拋光。
全文摘要
本發(fā)明屬于表面拋光處理技術領域,涉及一種用于存儲器硬盤磁頭拋光的拋光組合物及其拋光方法,該拋光組合物至少包括以下組分:選自納米量級的金剛石、二氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、氧化鈦、氮化硅和二氧化錳中的一種磨料或多種磨料的組合,占總重量的0.01～50%;烷烴的礦物油或合成油,占總重量的50～99.99%;緩沖組分,占總重量的0～50%,組合物的pH值為6～8。將該拋光組合物噴灑在拋光設備的金屬或非金屬研磨盤上后,使用電阻導向研磨機或原理類似的拋光設備直接對存儲器硬盤的未進行表面加工處理的磁頭表面進行最終或中間拋光。還可用于對表面粗糙度要求達到亞納米量級的金屬或非金屬表面進行中間或最終拋光。
文檔編號C09G1/00GK1384166SQ0211775
公開日2002年12月11日 申請日期2002年5月16日 優(yōu)先權日2002年5月16日
發(fā)明者高峰, 伍德民 申請人:深圳市納科實業(yè)有限公司