專利名稱:用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底及其制備方法,和信息記錄介質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底例如硬盤或尤其是磁性記錄型硬盤,涉及一種用于制備玻璃襯底的方法,還涉及一種使用玻璃襯底的信息記錄介質(zhì)和一種用于制備信息記錄介質(zhì)的方法。
背景技術(shù):
鋁和玻璃現(xiàn)在是用作信息記錄介質(zhì)襯底材料的主流材料,諸如硬盤等等。作為玻璃襯底,在日本專利號(hào)3412804中描述了使用化學(xué)增強(qiáng)玻璃,并且采用這種化學(xué)增強(qiáng)玻璃制備的信息記錄介質(zhì)具有很好的可靠性。
最近幾年,生產(chǎn)信息記錄介質(zhì)例如上述硬盤時(shí),為了在襯底上形成膜,使其具有新的特性,如為了獲得垂直磁性記錄模式的膜結(jié)構(gòu),需要在高溫下熱處理襯底。作為典型襯底材料的鋁存在的一個(gè)問題是,當(dāng)其處于高溫時(shí),鋁襯底發(fā)生變形并且硬盤所要求的平坦性減弱,以至于鋁不適合上述用途。另一方面,也要求玻璃襯底具有高耐熱穩(wěn)定性(高的玻璃轉(zhuǎn)變溫度),以保證它們甚至在高溫下進(jìn)行熱處理時(shí)也具有足夠的平坦性。
然而即使僅改善構(gòu)成玻璃襯底的玻璃的熱穩(wěn)定性,但由于玻璃襯底在受熱急劇變化時(shí)的熱震而使其可能斷裂。
就是說,即使形成玻璃襯底的玻璃具有高的玻璃轉(zhuǎn)變溫度,當(dāng)其從高溫加熱熱狀態(tài)迅速冷卻至接近室溫時(shí)有時(shí)也會(huì)斷裂。
作為玻璃襯底,還要求有高度可靠的襯底,即其具有高強(qiáng)度抗刻劃性并且在制備階段不斷裂。
發(fā)明公開為了解決上述問題,本發(fā)明目的在于提供一種用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其玻璃襯底具有高熱穩(wěn)定性和高抗熱震性,即使受熱急劇變化時(shí)也不斷裂,并且玻璃襯底具有高強(qiáng)度抗刻劃性,還提供一種制備玻璃襯底的方法,提供具有上述玻璃襯底的信息記錄介質(zhì)例如磁盤等,以及提供一種磁性記錄介質(zhì)的制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明人已經(jīng)作了孜孜不倦的研究。結(jié)果,意外地發(fā)現(xiàn)玻璃襯底含有少量Li2O和具有特別玻璃組成時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的,因此,根據(jù)以上的發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。
即本發(fā)明提供了(1)用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其由包含SiO2、Al2O3、ZrO2、CaO、BaO、Li2O和Na2O作為基本組分的玻璃所形成,并包含,按mol%計(jì),50到70%的SiO2,1到10%的Al2O3,大于0%但不超過12%的ZrO2,2到24%的CaO,大于0%但不超過15%的BaO,0到10%的MgO,0到15%的SrO,條件是CaO+BaO+MgO+SrO總含量為大于10%但小于25%,大于0%但不超過6%的Li2O,大于0%但不超過10%的Na2O,0到5%的K2O,和0到10%的TiO2,(2)如上面(1)所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其具有抗熱震性,即當(dāng)將其從170℃的加熱狀態(tài)下投入維持在20℃的水中并且浸入水中迅速冷卻時(shí)不出現(xiàn)斷裂,(3)如上面(1)所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其中玻璃具有的玻璃轉(zhuǎn)變溫度為560℃或更高,(4)如上面(1)所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其中玻璃在100到300℃時(shí)具有的平均線性膨脹系數(shù)為70×10-7/K或更大,(5)如上面(1)所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其中玻璃是化學(xué)增強(qiáng)玻璃,(6)如上面(1)所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其被用作信息垂直記錄介質(zhì)的襯底,
(7)一種用于制備信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底方法,包括使熔融態(tài)玻璃成形為玻璃板的步驟,熔融態(tài)玻璃包含SiO2、Al2O3、ZrO2、CaO、BaO、Li2O和Na2O作為基本組分并包含,按mol%計(jì),50到70%的SiO2,1到10%的Al2O3,大于0%但不超過12%的ZrO2,2到24%的CaO,大于0%但不超過15%的BaO,0到10%的MgO,0到15%的SrO,條件是CaO+BaO+MgO+SrO的總含量為大于10%但小于25%,大于0%但不超過6%的Li2O,大于0%但不超過10%的Na2O,0到5%的K2O,和0到10%的TiO2,(8)一種信息記錄介質(zhì)包含上面(1)所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底和至少一層在所述玻璃襯底上形成的信息記錄層,和(9)一種制備信息記錄介質(zhì)的方法,包括在上面(1)所述的用作信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底上形成信息記錄層的步驟。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明,能獲得用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,該玻璃襯底具有高熱穩(wěn)定性、高抗熱震性和具有高強(qiáng)度抗刻劃性,利用該玻璃襯底可制備垂直磁性記錄磁盤等,生產(chǎn)率高,同時(shí)具有平滑的襯底表面,即使在高溫下也不引起玻璃襯底出現(xiàn)任何斷裂。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案本發(fā)明涉及一種用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底及其制備方法,一種利用玻璃襯底生產(chǎn)的信息記錄介質(zhì)及其制備方法。下文將依次地進(jìn)行說明。
I.用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,由本發(fā)明(以下有時(shí)稱作“本發(fā)明的玻璃襯底”)制備,提供了一種用作信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,包括磁性紀(jì)錄介質(zhì),例如硬盤、磁光盤和光記錄介質(zhì)例如光盤。
第一,以下將詳細(xì)說明構(gòu)成本發(fā)明玻璃襯底的玻璃組分和玻璃組成。以下以%表示的每種組分的含量和多種組分的總含量均是按mol%計(jì)來表示的含量和總含量,除非另作說明。
本發(fā)明的玻璃襯底由包含SiO2、Al2O3、ZrO2、CaO、BaO、Li2O和Na2O作為基本組分的玻璃形成并且包含,按mol%計(jì),50到70%的SiO2,1到10%的Al2O3,大于0%但不超過12%的ZrO2,2到24%的CaO,大于0%但不超過15%的BaO,0到10%的MgO,0到15%的SrO,條件是CaO+BaO+MgO+SrO總含量為大于10%但小于25%,大于0%但不超過6%的Li2O,大于0%但不超過10%的Na2O,0到5%的K2O,和0到10%的TiO2。
SiO2是用于形成玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種主要組分并且是一種有助于改善玻璃的穩(wěn)定性、提高玻璃轉(zhuǎn)變溫度和改善化學(xué)穩(wěn)定性的基本組分。如果SiO2含量太小,就會(huì)削弱玻璃的上述特性,所以需要加入50%或更多的SiO2,并優(yōu)選引入60%或更多的SiO2。如果SiO2含量太大,就會(huì)使玻璃的楊氏模量和可熔化性降低,所以將SiO2含量限制到70%或更少,優(yōu)選67%或更少。
Al2O3是一種有助于提高玻璃轉(zhuǎn)變溫度、延長使用期限、改善玻璃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和提高剛性的基本組分。另外,它還有抑制玻璃中的堿析出的作用。為了產(chǎn)生上述效果,Al2O3的加入量為1%或更高,優(yōu)選3%或更高。如果Al2O3的加入量過量,會(huì)使玻璃的可熔化性降低,所以Al2O3的含量限制到10%或更小,優(yōu)選7%或更少。
ZrO2是一種改善玻璃化學(xué)穩(wěn)定性、剛性和楊氏模量的基本組分。為了產(chǎn)生上述效果,ZrO2的加入量為大于0%,優(yōu)選1%或更高,更優(yōu)選2%或更高。如果ZrO2的加入量過量,玻璃的比重升高,和使玻璃的可熔化性降低,所以ZrO2的含量限制到12%或更小,優(yōu)選10%或更少。
CaO是一種有助于改善可熔化性和提高熱膨脹系數(shù)和楊氏模量的基本組分。為了產(chǎn)生上述效果,CaO的加入量為大于2%或更高,優(yōu)選10%或更高。如果CaO的加入量過量,玻璃的穩(wěn)定性降低,所以CaO的含量限制到24%或更小,優(yōu)選20%或更小。
BaO是一種有助于提高熱膨脹系數(shù)和耐用性的基本組分。為了產(chǎn)生上述效果,BaO的加入量為大于0%,優(yōu)選1%或更高,更優(yōu)選2%或更高。如果BaO的加入量過量,玻璃的耐用性降低,并且玻璃比重增大,所以其含量限制到15%或更小,優(yōu)選10%或更小。
MgO和SrO是兩個(gè)有助于提高熱膨脹系數(shù)和楊氏模量的任選組分。如果它們的加入量過量,玻璃的耐用性和穩(wěn)定性降低,所以MgO含量限制在0%到10%,優(yōu)選0%到3.5%,和SrO含量限制在0%到15%,優(yōu)選0%到10%。
包括CaO和BaO在內(nèi)的堿土金屬氧化物所起的作用如同堿金屬氧化物一樣,是改善玻璃的可熔化性和提高熱膨脹系數(shù)。然而,同堿金屬氧化物相比,很難降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度。因此將包括MgO和SrO任選組分在內(nèi)的堿土金屬氧化物的總含量即CaO、BaO、MgO和SrO的總含量調(diào)整到超過10%,優(yōu)選13%或更高,更優(yōu)選15%或更高。如果它們的加入量過量,玻璃可能變成脆性的,或當(dāng)化學(xué)增強(qiáng)玻璃時(shí)會(huì)降低化學(xué)強(qiáng)化作用,所以將上述總含量限制到小于25%,優(yōu)選20%或更小,更優(yōu)選18%或更小。
在上述堿土金屬氧化物中,僅CaO和BaO是基本組分,而MgO和SrO是任選組分。理由如下。在堿土金屬氧化物中,CaO不增加玻璃的比重,也沒有降低玻璃的耐水性。但是CaO增強(qiáng)玻璃的耐析晶能力并且也顯著改善了玻璃的可熔化性。BaO提高了玻璃轉(zhuǎn)變溫度和最大程度地提高了玻璃的熱膨脹系數(shù)。盡管MgO在減少比重方面比CaO更出色,但是MgO與任何其它堿土金屬氧化物相比,明顯地降低了熱膨脹系數(shù),因此,寧可使用CaO,也不使用MgO。鑒于上述原因,CaO含量相對(duì)堿土金屬氧化物總含量的摩爾比率,CaO/(CaO+BaO+MgO+SrO)優(yōu)選調(diào)整到至少0.5,更優(yōu)選至少0.55,還更優(yōu)選到至少0.6。類似地,BaO含量相對(duì)堿土金屬氧化物總含量的比率按摩爾比計(jì),BaO/(CaO+BaO+MgO+SrO)優(yōu)選調(diào)整到至少0.15,更優(yōu)選至少0.16,還更優(yōu)選至少0.17。
Li2O是有助于改善玻璃可熔化性和增加熱膨脹系數(shù)的一個(gè)基本組分,也用于向化學(xué)增強(qiáng)玻璃襯底的離子交換提供Li離子并因此有助于提高化學(xué)法增強(qiáng)的效率。并且更為重要的是Li2O是一種改善玻璃抗熱震性的組分。
通常,Li2O是一種降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度的組分。因此,若僅僅是為了改善玻璃的耐熱性和提高熱膨脹系數(shù),而且該玻璃是構(gòu)成信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,那么加入Li2O就沒有那么好,而當(dāng)Li2O的加入量過量時(shí),會(huì)很大程度地降低玻璃的耐熱性,以至人們認(rèn)為不應(yīng)加入Li2O。然而,本發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)含少量Li2O的玻璃比不含Li2O的玻璃具有極高的抗熱震性,并據(jù)此而完成了本發(fā)明。
為了獲得上述效果,使Li2O的加入量大于0%,優(yōu)選至少0.5%,更優(yōu)選至少1%。當(dāng)Li2O的加入量過量時(shí),會(huì)使玻璃轉(zhuǎn)變溫度顯著降低,并削弱玻璃耐熱性,所以將其含量限制在6%或更小,優(yōu)選4%或更小。
Na2O是一種有效地改善玻璃可熔性和提高熱膨脹系數(shù)的基本組分,并且它也是一種向化學(xué)法增強(qiáng)的離子交換提供待用Na離子的組分。為了產(chǎn)生上述效果,加入Na2O,加入量大于0%,優(yōu)選至少3%,更優(yōu)選至少5%。當(dāng)Na2O的加入量過量時(shí),會(huì)帶來幾個(gè)問題,即降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度和化學(xué)穩(wěn)定性并使堿金屬從襯底表面析出。因此將Na2O含量限制在10%或更小,更優(yōu)選8%或更小。
K2O是一種改善玻璃可熔化性和升高熱膨脹系數(shù)同時(shí)使玻璃轉(zhuǎn)變溫度維持在高水平的任選組分。當(dāng)K2O的加入量過量時(shí),玻璃變脆或使玻璃轉(zhuǎn)變溫度降低。另外,當(dāng)化學(xué)增強(qiáng)玻璃襯底時(shí),Na離子進(jìn)行離子交換,在化學(xué)法增強(qiáng)之后玻璃襯底的強(qiáng)度未得到改善。因此將K2O含量限制在0%到5%,優(yōu)選小于3.5,更優(yōu)選0%到2%。
TiO2是一種有效改善玻璃化學(xué)穩(wěn)定性、剛性和楊氏模量的任選組分。然而,當(dāng)TiO2的加入量過量時(shí),玻璃的抗析晶能力退化,耐水性降低,并且玻璃的比重增大。因此將TiO2的含量限制在0%到10%,優(yōu)選0%到3%。如果優(yōu)先考慮防止降低玻璃的耐水性,就不能加入TiO2。
在本發(fā)明的玻璃襯底中,除上述組分之外可以加入B2O3和ZnO。雖然這樣,然而,其加入量過量時(shí),B2O3會(huì)使玻璃的耐水性、耐酸性和耐熱性降低,ZnO也會(huì)使玻璃的耐熱性降低,因此不必冒著加入它們而帶來的風(fēng)險(xiǎn)。
另外,為了提高玻璃的耐熱性、耐久性和彈性模量,可以加入稀土氧化物。將稀土氧化物的總含量調(diào)整至0%到5%,更優(yōu)選0%到3%。然而,稀土金屬氧化物增加了玻璃的比重并且是昂貴的,沒必要嘗試加入其中的任何一種。上述稀土氧化物的例子包括Y2O3、La2O3、Gd2O3、Yb2O3、Pr2O3、Sc2O3、Sm2O3、Tb2O3、Dy2O3、Nd2O3、Eu2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3和Lu2O3。若需要加入稀土氧化物時(shí),優(yōu)選加入Y2O3,因?yàn)椴AП戎氐脑黾酉鄬?duì)小些并且可以高效地增加楊氏模量。
為了使玻璃很好地變形,可以向上述玻璃組分中加入澄清劑。澄清劑的例子包括Sb2O3、As2O3、氟化物、氯化物、SO3、CeO2、SnO2、H2O等。在這些物質(zhì)中,Sb2O3和As2O3的澄清效果最佳,若要增強(qiáng)澄清效果,優(yōu)選加入Sb2O3和/或As2O3。在這種情況下,需要將Sb2O3和As2O3的總量調(diào)整到1重量%或更小,按100%包含Sb2O3和As2O3的玻璃組成計(jì)。當(dāng)制備玻璃襯底時(shí),預(yù)備襯底坯料,然后進(jìn)行機(jī)械加工例如拋光。在機(jī)械加工中,產(chǎn)生泥漿,拋光廢液中包含玻璃粉末。從防止產(chǎn)生有害廢物的角度考慮,最好不使用As2O3。
當(dāng)加入量達(dá)到澄清效果時(shí),優(yōu)選加入Sb2O3,使其含量按100%的玻璃組成計(jì)為0%到1重量%,更優(yōu)選0.1%到1重量%。Sb2O3適用于模壓熔融玻璃制備襯底坯料的方法,下文將描述該方法。
當(dāng)通過下文描述的浮法制備襯底坯料時(shí),必須要避免使用排除具有強(qiáng)氧化性的Sb2O3和As2O3。在這種情況下,可以使用氟化物、氯化物、SO3、CeO2、SnO2、H2O等作為澄清劑。然而,氟化物和氯化物具有強(qiáng)揮發(fā)性,因此不太適合用制備勻質(zhì)玻璃。另外,SO3也不符合環(huán)境要求。因此沒必要冒險(xiǎn)加入氟化物、氯化物或SO3。
在本發(fā)明玻璃襯底的玻璃組成中,優(yōu)選SiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、SrO、BaO、Li2O、Na2O、K2O和TiO2總含量大于98%,更優(yōu)選上述總含量為99%,還更優(yōu)選上述總含量為100%。上述每種組成可以包含0%到1重量%的Sb2O3,以含有Sb2O3的每種組合物的總重量計(jì)。上述每種玻璃組合物的耐水性是重要特性時(shí),優(yōu)選不加入TiO2,可以將TiO2從上述組分中排除掉。
根據(jù)已知的高溫熔化方法加熱和熔化玻璃原料、澄清和勻化熔融玻璃,并冷卻熔融玻璃,制備用于構(gòu)成本發(fā)明玻璃襯底的上述玻璃。
下面將說明構(gòu)成本發(fā)明玻璃襯底的玻璃特性和本發(fā)明玻璃襯底的性質(zhì)。
如上所述,構(gòu)成本發(fā)明玻璃襯底的玻璃具有上述特定的組成,其中Li2O作為基本組分,并且由上述玻璃形成的信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底具有高抗熱震性。更具體地說,加工成襯底的玻璃(既可用化學(xué)法增強(qiáng)也可不用化學(xué)法增強(qiáng))具有這樣的抗熱震性,即當(dāng)將其從170℃的加熱狀態(tài)投入維持在20℃的水中并浸入水中迅速冷卻時(shí)不斷裂。
為使熱玻璃浸入時(shí)的水溫保持在20℃,在測試玻璃的上述抗熱震性時(shí)所用的水量為充足量。從上面的角度看,上述每片玻璃所用水量為優(yōu)選10升或更多。
本發(fā)明的玻璃襯底具有高抗熱震性。當(dāng)將處于高溫狀態(tài)的玻璃襯底迅速冷卻時(shí),例如,在將玻璃襯底進(jìn)行高溫濺射或高溫退火制備垂直磁性記錄磁盤之后,將其卡住,迅速使卡住部分冷卻,玻璃襯底就不會(huì)因熱震動(dòng)而破裂。在對(duì)玻璃襯底進(jìn)行高溫濺射或高溫退火處理之后,在不冷卻玻璃襯底的條件下,在下步中繼續(xù)處理和加工高溫狀態(tài)下的玻璃襯底,以提高玻璃襯底的產(chǎn)率。
構(gòu)成本發(fā)明玻璃襯底的玻璃具有高耐熱性,即使在制備信息記錄介質(zhì)過程中對(duì)玻璃襯底進(jìn)行高溫處理時(shí),也不影響玻璃襯底的平坦性。
通過玻璃轉(zhuǎn)變溫度能定量地顯示上述耐熱性指數(shù)。本發(fā)明玻璃襯底的玻璃轉(zhuǎn)變溫度為優(yōu)選560℃或更高,更優(yōu)選580℃或更高,還更優(yōu)選600℃或更高。雖然對(duì)玻璃轉(zhuǎn)變溫度不設(shè)上限,但是玻璃轉(zhuǎn)變溫度的標(biāo)準(zhǔn)值為800℃或更低,目的是不削弱對(duì)玻璃襯底所要求的其它性質(zhì)。
構(gòu)成本發(fā)明玻璃襯底的玻璃優(yōu)選具有大的熱膨脹系數(shù)以便其熱膨脹性質(zhì)與用于固定信息記錄裝置中襯底中心部分所用的夾具材料的熱膨脹性質(zhì)相匹配。通常,夾具由不銹鋼構(gòu)成,以便優(yōu)選在100℃到300℃下將玻璃的平均線性膨脹系數(shù)調(diào)整到70×10-7/K或更大,以便能使不銹鋼和玻璃對(duì)應(yīng)部分的熱膨脹性質(zhì)相匹配。上述的平均線性膨脹系數(shù)更優(yōu)選范圍為75×10-7/K到120×10-7/K。
優(yōu)選,化學(xué)法增強(qiáng)本發(fā)明的玻璃襯底,但本發(fā)明的玻璃襯底不受該方法的限制。當(dāng)化學(xué)法增強(qiáng)玻璃襯底時(shí),對(duì)玻璃襯底施加一個(gè)高強(qiáng)度,目的是更有效地防止玻璃襯底斷裂。下面將描述化學(xué)增強(qiáng)玻璃襯底的方法。
優(yōu)選,本發(fā)明的玻璃襯底是一種具有高剛性并且能使信息記錄介質(zhì)穩(wěn)定高速旋轉(zhuǎn)的材料。為此,本發(fā)明玻璃襯底的比重優(yōu)選為2.4到3.0,更優(yōu)選2.4到2.9。另外,其楊氏模量優(yōu)選至少為75GPa,更優(yōu)選為80GPa。然而對(duì)楊氏模量的上限沒有限制,但是標(biāo)準(zhǔn)的楊氏模量為100GPa或更小。本發(fā)明玻璃襯底的剛性優(yōu)選至少為30GPa,更優(yōu)選30到35GPa。其泊松比優(yōu)選0.22到0.25。另外,比彈性模量(=楊氏模量/比重)通過上述的楊氏模量和比重計(jì)算,優(yōu)選至少為26×106Nm/kg,更優(yōu)選26×106到32×106Nm/kg。
可以將本發(fā)明的玻璃襯底用作磁性記錄介質(zhì)的襯底,而且其特別適合用作垂直磁性記錄介質(zhì)的襯底。就是說,在本發(fā)明的玻璃襯底中,構(gòu)成襯底的玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度比在制備信息記錄介質(zhì)步驟中進(jìn)行熱處理時(shí)采用的溫度高許多,以便在上述制備步驟中進(jìn)行熱處理時(shí)玻璃襯底不變形。另外,本發(fā)明的玻璃襯底具有高抗熱震性,可使其在上述制備步驟中能夠容易操作,并因此大大提高信息記錄介質(zhì)的生產(chǎn)率。因此,本發(fā)明的玻璃襯底能適用于制備其產(chǎn)品滿足高溫處理要求的垂直磁性記錄介質(zhì)。
II.制備用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底的方法制備本發(fā)明玻璃襯底的方法包括成形具有上述玻璃組成的熔融玻璃從而制備玻璃板。
成形熔融玻璃制備成玻璃板的方法包括模壓法、浮法和下拉法。
模壓法是在壓模中壓制熔融玻璃制備盤形坯板(板狀玻璃)的方法,其盤形坯板的尺寸除了襯底尺寸之外還留有用機(jī)械方法可加工的邊緣尺寸。
浮法是使熔融玻璃漂浮、流動(dòng)在金屬液槽上的方法,槽內(nèi)的熔融金屬的比重比玻璃的大,隨后將獲得的玻璃薄板加工成盤形,獲得磁盤狀坯料(板狀玻璃)。在該方法中,熔融玻璃下表面與完全呈水平面的熔融金屬接觸,由于玻璃本身的重量使負(fù)荷均勻地施加在熔融玻璃的上表面,以便能獲得一種上下表面均平坦的板狀玻璃。
下拉法是促使熔融玻璃流下的方法,例如,沿著具有角形橫截面的成形材料使熔融玻璃匯聚在成形材料的下端部分,然后取出,將由此制成的玻璃板加工成盤狀坯料(板狀玻璃)。
通常通過制作中心孔、處理內(nèi)外周表面、研磨和拋光主表面使用上述三種方法中的任何一種方法獲得的盤狀坯料(板狀玻璃)最后制成襯底。
也有其它方法,將熔融玻璃澆鑄到模中,形成柱狀玻璃,切割柱狀玻璃,制成玻璃薄板,接著通過制作中心孔、處理內(nèi)外側(cè)表面、研磨和拋光主表面最后制成襯底。
在主表面拋光中,用研磨劑或金剛石球研磨主表面或用二氧化鈰進(jìn)行拋光,調(diào)整表面精度,例如,調(diào)整到0.1到0.6nm的范圍。在拋光之后,優(yōu)選用洗液洗滌,清潔襯底表面。
優(yōu)選對(duì)按上述方法中任何一種方法獲得的玻璃襯底進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng)。根據(jù)已知的方法進(jìn)行化學(xué)法增強(qiáng)。使玻璃襯底浸入包含Na離子或K離子的熔融鹽中,在玻璃襯底表面內(nèi)與具有更小原子半徑的Li離子或Na離子進(jìn)行離子交換,從而在襯底表面附近形成壓應(yīng)力層。
含Na離子或K離子的熔融鹽優(yōu)選是含硝酸鈉或硝酸鉀的熔融鹽,更優(yōu)選是含硝酸鈉與硝酸鉀混合物的熔融鹽。
優(yōu)選,再次洗滌化學(xué)法增強(qiáng)的玻璃襯底,使其保持同樣的清潔狀態(tài)。上述洗液可適當(dāng)?shù)剡x自酸性或堿性溶液例如氟硅酸溶液或有機(jī)溶劑。
由此制成的本發(fā)明玻璃襯底具有盤形狀,中心有一個(gè)用于固定夾具的孔,該夾具可使襯底旋轉(zhuǎn)。能將本發(fā)明的玻璃襯底制成具有各種外徑的各種磁盤,例如具有1英寸、2.5英寸等標(biāo)準(zhǔn)直徑的磁盤。
III.信息記錄介質(zhì)及其制備方法本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)包括本發(fā)明的上述玻璃襯底和至少在其上形成的信息記錄層,根據(jù)需要,選擇信息記錄層,可以將它們制成各種信息記錄介質(zhì)例如磁性記錄介質(zhì)、磁光記錄介質(zhì)、光記錄介質(zhì)等。
將借助一種是磁性紀(jì)錄介質(zhì)的磁盤說明在襯底上形成的層結(jié)構(gòu)等。
磁盤通常具有多層例如底層、磁層、保護(hù)層、潤滑層等,連續(xù)地形成在玻璃襯底上。
雖然對(duì)磁層沒有特別的限制,但優(yōu)選的例子包括含Co-3r、含Co-Cr-Pt、含Co-Ni-Cr、含Co-Ni-Pt、含Co-Ni-Cr-Pt和含Co-Cr-Ta的磁層等。上述“含”的意思為磁層包含至少所列的物質(zhì)。
作為底層,可以使用Ni層、Ni P層、Cr層等,作為保護(hù)層,可以使用碳膜等等。對(duì)于潤滑層,可以使用潤滑劑例如含全氟聚醚(perfluoropolyether)的潤滑劑等。
本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)特別適用于垂直磁性記錄介質(zhì)。垂直磁性記錄介質(zhì)產(chǎn)品需要進(jìn)行高溫處理,由本發(fā)明提供的制作信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底的玻璃與制備信息記錄介質(zhì)中熱處理時(shí)所采用的溫度相比具有足夠高的玻璃轉(zhuǎn)變溫度,使玻璃襯底在受到熱處理時(shí)不發(fā)生變形。另外,玻璃襯底具有高抗熱震性,以便在制備步驟中容易操作,并能高效地制備信息記錄介質(zhì)。
同任何常規(guī)的縱向磁性記錄介質(zhì)的表面記錄密度(100G字節(jié)/(2.5cm)2)相比,垂直磁性記錄盤具有高記錄密度(例如1T字節(jié)/(2.5cm)2)所以垂直磁性記錄磁盤是一種具有很高記錄密度的信息記錄介質(zhì)。
在垂直磁性記錄磁盤中,襯底上形成的層結(jié)構(gòu)包括在玻璃襯底上形成的垂直磁性記錄層即非磁性材料的單層膜,連續(xù)層疊軟磁性層和磁性記錄層的雙層薄膜,連續(xù)形成硬磁性層、軟磁性層和磁性記錄層的三層薄膜等等。所有這些結(jié)構(gòu)中,優(yōu)選雙層薄膜和三層薄膜,因?yàn)樗鼈冊(cè)诟哂涗浢芏群捅3执啪胤€(wěn)定性方面比單層薄膜更合適。
根據(jù)本發(fā)明,制備信息記錄介質(zhì)的方法包括在本發(fā)明的上述玻璃襯底上形成信息記錄層的步驟。通常,可以通過在上述玻璃襯底上連續(xù)地形成底層、信息記錄層(磁層)、保護(hù)層、潤滑層等制備信息記錄介質(zhì)??梢杂梢阎姆椒ㄐ纬擅恳粚永鐬R射法等等。
為了改善上述包括多層磁性層的垂直磁性記錄介質(zhì)的性質(zhì),還可以在高溫濺射機(jī)器中形成薄膜期間或在形成薄膜之后在400℃到600℃下進(jìn)行高溫處理(退火處理)。
本發(fā)明的玻璃襯底具有高耐熱性和高抗熱震性并且具有高強(qiáng)度抗刻劃性,這樣玻璃襯底在進(jìn)行上述高溫處理時(shí)具有極好的平坦度,而且不發(fā)生變形,并能提高信息記錄介質(zhì)的產(chǎn)率。
實(shí)施例下面參照實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明,同時(shí)本發(fā)明不應(yīng)受到這些實(shí)施例限制。
實(shí)施例1使用SiO2、Al2O3、Al(OH)3、CaCO3、BaCO3、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、TiO2、ZrO2等作為起始原料,制備具有表1到3中所示組成1到15中任何一種的玻璃。稱量含上述原料組成的玻璃300克到1500克。充分混合原料,制備一種預(yù)制配合料,將配合料置于鉑坩堝中,在空氣中在1400℃到1600℃下熔化近3到8小時(shí)。
將得到的玻璃熔融物澆鑄到40×40×20mm的碳模中,使其冷卻到玻璃轉(zhuǎn)變溫度,此后立即將玻璃置于退火爐中并保溫1小時(shí)。然后冷卻玻璃到室溫。
當(dāng)通過顯微鏡觀察由此方法得到的每種玻璃時(shí),在所有玻璃中觀察不到晶粒。獲得的玻璃具有高均勻性,并發(fā)現(xiàn)無未熔化的物質(zhì)。發(fā)現(xiàn)這些玻璃具有高可熔化性。
然后,測定上述制備襯底玻璃的每一種玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度、100℃到300℃下的平均線膨脹系數(shù)、比重、楊氏模量、剛性和泊松比。另外,根據(jù)獲得的測量結(jié)果計(jì)算比彈性模量,上述結(jié)果與玻璃組成一起列于表1到3中。
另外,將Sb2O3加入到上述每種玻璃組合物中,制備玻璃,Sb2O3的量為0.5重量%,按100%玻璃組合物計(jì),結(jié)果發(fā)現(xiàn)玻璃具有相似的性質(zhì)。用顯微鏡觀察加入Sb2O3后的玻璃時(shí),觀察不到氣泡。上述性質(zhì)測量的方法如下。
(1)玻璃轉(zhuǎn)變溫度將玻璃加工成5mmφ×20mm的形狀,并以+4℃/分鐘的升溫速率用熱力學(xué)分析設(shè)備(由Rigaku公司提供的TMA8140)測量由此得到的樣品。使用SiO2作為標(biāo)準(zhǔn)樣品。玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度與玻璃的粘度為1013.3dPa·s的溫度對(duì)應(yīng)。
(2)平均線膨脹系數(shù)當(dāng)測量玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí),測量玻璃在100到300℃下的平均線膨脹系數(shù)。
(3)比重將玻璃制成40×20×15mm的形狀,并用阿基米德法測量由此形成的樣品。
(4)楊氏模量、剛性和泊松比將玻璃制成40×20×15mm的形狀,并用超聲波法測量由此獲得的樣品。
(5)比彈性模量從上述的楊氏模量和比重?cái)?shù)據(jù)根據(jù)比彈性模量=楊氏模量/比重的方程式計(jì)算比彈性模量。
將按如上所述的相同方式制備的每種熔融玻璃加入模具中,進(jìn)行模壓,制成盤狀襯底坯料。對(duì)襯底坯料進(jìn)行退火處理之后,進(jìn)行中心切割,使每個(gè)襯底坯料中心成孔,對(duì)這些襯底坯料進(jìn)行內(nèi)、外周邊加工、拋光和研磨主表面,使盤狀襯底的外直徑為65.0mm、中心孔直徑為20.0mm和厚度為0.635mm。
為了測試上述襯底(未進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng))的抗熱震性,將襯底加熱到170℃并將其倒入并浸入維持在20℃的10升水中。雖然這樣迅速使襯底冷卻,但是它們未出現(xiàn)斷裂。
然后,制備同上述襯底相同的襯底,使它們浸入硝酸鈉/硝酸鉀混合物的熔融鹽中,在420℃下進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng),處理時(shí)間為4小時(shí)。
該實(shí)施例中獲得的玻璃襯底適合于制備標(biāo)準(zhǔn)直徑為2.5英寸的磁盤,和作為具有高耐熱性和高強(qiáng)度的襯底,它們適合于垂直磁性記錄磁盤。
比較例1用與實(shí)施例1相同的方式制備比較玻璃,比較玻璃的組成列于表3中1和2并且不含Li2O。用與實(shí)施例1相同的方式測量每種玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度、平均線膨脹系數(shù)、比重、楊氏模量、剛性和泊松比,并用與實(shí)施例1相同的方式計(jì)算這些玻璃的比彈性模量。表3示出了結(jié)果。
用與實(shí)施例1相同的方式將比較玻璃加工成外直徑為65.0mm、中心孔直徑為20.0mm和厚度為0.635mm的盤狀襯底。為了測試上述盤狀襯底(未進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng))的抗熱震性,將襯底加熱到170℃,并將其倒入和浸入維持在20℃的10升水中。迅速使襯底冷卻,結(jié)果出現(xiàn)斷裂。
實(shí)施例2用具有與實(shí)施例1中1到15的組成相同的玻璃組合物制備外部直徑為27.4mm、中心孔直徑為7.0mm和厚度為0.381mm的盤狀襯底。
具體地說,將每份均勻熔融的玻璃送入模具中,進(jìn)行模壓,逐漸使制成的模壓產(chǎn)品冷卻,制得盤狀襯底,接著進(jìn)行機(jī)械加工例如拋光、研磨等。然后,將由此獲得的襯底浸入硝酸鉀/硝酸鈉混合物的熔融鹽(硝酸鉀/硝酸鈉重量比=3/2)中,在450℃下加熱4小時(shí),進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng),洗滌由此獲得的襯底,制備盤狀襯底。
用原子力顯微鏡(AFM)測量每份洗滌的盤狀襯底主表面的中心線平均粗糙度,Ra為0.1到0.6nm。
雖然可以用眾所周知的洗液進(jìn)行上述洗滌過程,但是構(gòu)成襯底的每種玻璃的堿金屬析出量都很低,所以在洗滌期間應(yīng)制止襯底表面變粗糙。
當(dāng)按實(shí)施例1的方式將由此獲得的玻璃襯底進(jìn)行相同抗熱震性實(shí)驗(yàn)時(shí),沒有玻璃襯底(化學(xué)增強(qiáng))出現(xiàn)斷裂。
該實(shí)施例的玻璃襯底適合作為制備標(biāo)準(zhǔn)直徑為1英寸磁盤的襯底,和作為具有高耐熱性和高強(qiáng)度的襯底,它們適合作為垂直磁性記錄磁盤的襯底。
為了獲得上述玻璃襯底,可以不用上述的模壓法,例如,用浮法形成的玻璃薄板并將該玻璃薄板加工成盤形的方法來制備玻璃襯底。
實(shí)施例3洗滌并干燥與實(shí)施例1和2相同的玻璃襯底,使用這些玻璃襯底來生產(chǎn)垂直磁性記錄磁盤。參照磁性記錄層的形成,制備出兩種類型的垂直磁性記錄磁盤,一種具有連續(xù)形成軟磁性層和磁性記錄層的雙層薄膜的垂直磁性記錄磁盤,和另一種具有連續(xù)形成硬磁性層、軟磁性層和磁性記錄層的三層薄膜的垂直磁性記錄磁盤在上述步驟中,在400到600℃高溫下處理磁性記錄薄膜(濺射和退火)。然而,所有的襯底都保持了高平坦性而沒有變形。
本發(fā)明的玻璃襯底具有如上所述的高玻璃轉(zhuǎn)變溫度和極好的抗熱震性,所以玻璃襯底適合于進(jìn)行高溫處理來提高磁性記錄介質(zhì)性能和適合于在高溫濺射機(jī)器中形成磁性薄膜。
盡管利用上述實(shí)施例并參照磁性記錄介質(zhì)例子說明了本發(fā)明,但是根據(jù)本發(fā)明也可生產(chǎn)其它信息記錄介質(zhì)例如光記錄和磁光記錄介質(zhì),同時(shí)也能產(chǎn)生極好的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其由包含SiO2、Al2O3、ZrO2、CaO、BaO、Li2O和Na2O作為基本組分的玻璃所形成并包含,按mol%計(jì),50到70%的SiO2,1到10%的Al2O3,大于0%但不超過12%的ZrO2,2到24%的CaO,大于0%但不超過15%的BaO,0到10%的MgO,0到15%的SrO,條件是CaO+BaO+MgO+SrO的總含量為大于10%但小于25%,大于0%但不超過6%的Li2O,大于0%但不超過10%的Na2O,0到5%的K2O,和0到10%的TiO2。
2.如權(quán)利要求1所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其具有這樣的抗熱震性,即將其從170℃下的加熱狀態(tài)下放入維持在20℃的水中并浸入水中迅速冷卻時(shí)不出現(xiàn)斷裂。
3.如權(quán)利要求1所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其中玻璃具有的玻璃轉(zhuǎn)變溫度為560℃或更高。
4.如權(quán)利要求1所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其中玻璃在100到300℃下具有的平均線膨脹系數(shù)為70×10-7/K或更高。
5.如權(quán)利要求1所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其中玻璃是化學(xué)增強(qiáng)玻璃。
6.如權(quán)利要求1所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其是用作信息垂直記錄介質(zhì)的襯底。
7.一種用于制備信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底的方法,其包括將熔融態(tài)玻璃成形為玻璃板的步驟,熔融態(tài)玻璃包含SiO2、Al2O3、ZrO2、CaO、BaO、Li2O和Na2O作為基本組分并包含,按mol%計(jì),50到70%的SiO2,1到10%的Al2O3,大于0%但不超過12%的ZrO2,2到24%的CaO,大于0%但不超過15%的BaO,0到10%的MgO,0到15%的SrO,條件是CaO+BaO+MgO+SrO的總含量為大于10%但小于25%,大于0%但不超過6%的Li2O,大于0%但不超過10%的Na2O,0到5%的K2O,和0到10%的TiO2。
8.一種信息記錄介質(zhì),其包括權(quán)利要求1所述的用作信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底和至少一層在所述的玻璃襯底上形成的信息記錄層。
9.一種用于制備信息記錄介質(zhì)的方法,其包括在權(quán)利要求1中所述的用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底上形成信息記錄層的步驟。
全文摘要
一種用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底,其具有高耐熱性、抗熱震性,即當(dāng)使其暴露于溫度急劇變化的情況而不斷裂和具有高強(qiáng)度抗刻劃性,其由包含SiO
文檔編號(hào)G11B5/73GK1767006SQ200510092210
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者池西干男, 鄒學(xué)祿 申請(qǐng)人:Hoya株式會(huì)社