相關申請的交叉引用

本申請以在2015年12月25日申請的日本專利申請第2015-253174號作為要求優(yōu)先權的基礎，本申請援引該日本專利申請的全部內(nèi)容。

本發(fā)明涉及一種磁記錄介質(zhì)用基底。

背景技術：

存在要顯著地改善用于硬盤驅(qū)動器中的磁記錄介質(zhì)的記錄密度(或存儲容量)的需求。特別是，mr(magneto-resistive：磁阻)磁頭及prml(partialresponsemaximumlikelihood：局部響應最大擬然)技術的導入進一步提高了磁記錄介質(zhì)的面內(nèi)記錄密度。

另一方面，由于互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)應用領域的最近的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)儲存容量持續(xù)增大。由于數(shù)據(jù)中心的空間限制，需要增大每個單位體積的存儲容量。換言之，為了增大標準化硬盤驅(qū)動器的存儲容量，存在將容納內(nèi)標準化硬盤驅(qū)動器的殼體內(nèi)磁記錄介質(zhì)的數(shù)量的提案。

鋁合金襯底或玻璃襯底主要用于磁記錄介質(zhì)用的基底。與玻璃襯底相比，鋁合金襯底具有更高的韌性且制造更容易，因此鋁合金襯底被用于具有相對大的直徑的磁記錄介質(zhì)。用于3.5英寸標準硬盤驅(qū)動器的磁記錄介質(zhì)的鋁合金襯底的厚度例如為1.27mm。

然而，當減小用于磁記錄介質(zhì)的基底的厚度時，與使用玻璃襯底的情況相比，在使用鋁合金襯底的情況下更容易發(fā)生抖動(fluttering)。磁記錄介質(zhì)的抖動發(fā)生在磁記錄介質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)時。當發(fā)生抖動時，會變得難以穩(wěn)定地從硬盤驅(qū)動器內(nèi)的磁記錄介質(zhì)讀取信息。在使用玻璃襯底的情況下，例如如日本專利申請公開第2015-26414號公報中所提出，為了抑制抖動而由具有較高楊氏模量的材料來制造磁記錄介質(zhì)的基底。

通常，鋁合金襯底通過以下步驟制造。首先，通過沖壓將大約2mm以下厚度的鋁合金板成形為具有所需尺寸的環(huán)形襯底。接著，對環(huán)形襯底的內(nèi)外周緣進行倒角，通過旋轉(zhuǎn)對環(huán)形襯底的數(shù)據(jù)記錄面進行加工。通過使用磨石的研磨來減小數(shù)據(jù)記錄面的表面粗糙度及起伏。之后，從提供表面硬度和抑制表面缺陷的角度，對襯底表面進行鍍nip。接著，對具有nip膜的襯底的兩個表面(或數(shù)據(jù)記錄面)進行拋光。期望磁記錄介質(zhì)的基底是為批量生產(chǎn)的產(chǎn)品并具有較高的性價比。因此，期望用于基底的鋁合金具有較高的機械加工性和較低的成本。

例如日本專利申請公開第2009-24265號公報提出了一種材料，其具有較高的機械加工性、并能夠抑制對于切削工具磨損、破碎等損傷。該提出的材料是一種具有令人滿意的陽極氧化性能的鋁合金，并且包含0.3質(zhì)量％～6質(zhì)量％的mg、0.3質(zhì)量％～10質(zhì)量％的si、0.05質(zhì)量％～1質(zhì)量％的zn、以及0.001質(zhì)量％～0.3質(zhì)量％的sr，剩余為al和雜質(zhì)。

因此，難以減小磁記錄介質(zhì)用基底的厚度并獲得較高的楊氏模量。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施方式能夠提供一種磁記錄介質(zhì)用基底，其厚度能夠被減小，并且其具有較高的楊氏模量。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種磁記錄介質(zhì)用基底，其包括：襯底，其由鋁合金制成；以及膜，其由nip基合金制成并設置在所述襯底上，其中，所述襯底的鋁合金含有0.2質(zhì)量％～6質(zhì)量％范圍內(nèi)的mg、3質(zhì)量％～17質(zhì)量％范圍內(nèi)的si、0.05質(zhì)量％～2質(zhì)量％范圍內(nèi)的zn、及0.001質(zhì)量％～1質(zhì)量％范圍內(nèi)的sr，所述襯底的合金結(jié)構(gòu)中的si顆粒的平均粒徑為2μm以下，所述膜具有10μm以上厚度，所述襯底具有53mm以上的外徑、0.9mm以下的厚度、及79gpa以上的楊氏模量。

附圖說明

圖1是用于對本發(fā)明的一個實施方式的磁記錄介質(zhì)用基底的制造方法的一個例子進行說明的立體圖。

具體實施方式

以下將參照附圖對本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)用基底的實施方式及實施例進行說明。

在本發(fā)明的一個實施方式中，磁記錄介質(zhì)用基底包括由鋁合金制成并在中心具有開口的圓盤形襯底、以及鍍覆在該圓盤形襯底的表面上的nip基合金膜。使用該基底的磁記錄介質(zhì)包括依次層疊在該基底表面上的磁性層、保護層、潤滑劑層等。使用該磁記錄介質(zhì)的硬盤驅(qū)動器包括容納該磁記錄介質(zhì)的殼體、主軸電機、磁頭等。磁記錄介質(zhì)的中心部安裝在主軸電機的旋轉(zhuǎn)軸上，磁頭在被主軸電機驅(qū)動并旋轉(zhuǎn)的磁記錄介質(zhì)的表面上浮動。浮動的磁頭將信息寫入到磁記錄介質(zhì)的表面并從磁記錄介質(zhì)的表面讀取信息?？梢岳靡粚Υ蓬^向磁記錄介質(zhì)的兩面寫入信息或從磁記錄介質(zhì)的兩面讀取信息。另外，可以在殼體內(nèi)容納多個磁記錄介質(zhì)。硬盤驅(qū)動器可以具有已知的構(gòu)造。

在硬盤驅(qū)動器中，磁記錄介質(zhì)以5000rpm以上的高速旋轉(zhuǎn)。因此，當磁記錄介質(zhì)具有較差的機械性能時，會發(fā)生磁記錄介質(zhì)的抖動而難以穩(wěn)定地從硬盤驅(qū)動器內(nèi)的磁記錄介質(zhì)讀取信息。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)磁記錄介質(zhì)的抖動與磁記錄介質(zhì)的楊氏模量互相關聯(lián)，即密切相關。本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)通過增大磁記錄介質(zhì)的楊氏模量能夠減少抖動，并且發(fā)現(xiàn)通過將磁記錄介質(zhì)用基底的楊氏模量設為79gpa以上從而能夠制造具有53mm以上的外徑、0.9mm以下的厚度的磁記錄介質(zhì)。

在一個實施方式中，磁記錄介質(zhì)用基底包括由鋁合金制成的襯底，鋁合金襯底的成分含有0.2質(zhì)量％～6質(zhì)量％范圍內(nèi)、優(yōu)選0.3質(zhì)量％～5質(zhì)量％范圍內(nèi)的mg，3質(zhì)量％～17質(zhì)量％范圍內(nèi)、優(yōu)選4質(zhì)量％～10質(zhì)量％范圍內(nèi)的si，0.05質(zhì)量％～2質(zhì)量％范圍內(nèi)、優(yōu)選0.1質(zhì)量％～1質(zhì)量％范圍內(nèi)的zn，以及0.001質(zhì)量％～1質(zhì)量％范圍內(nèi)、優(yōu)選0.005質(zhì)量％～0.3質(zhì)量％范圍內(nèi)的sr。鋁合金襯底的合金結(jié)構(gòu)中的si顆粒的平均粒徑為2μm以下，優(yōu)選為1.5μm以下。在一個實施方式中，添加到襯底的鋁合金中的4中元素mg、si、zn及sr是必要的添加元素，鋁合金的剩余為al及必然或不可避免的雜質(zhì)。

在一個實施方式中，由于鋁合金沉底的成分包含大量的si，因此能夠顯著地增大鋁合金襯底的楊氏模量。然而，大量的si顆粒分散在包含大量si的鋁合金內(nèi)，并且根據(jù)制造條件，這些si顆粒會最終生長至例如5μm～10μm的顆粒尺寸。另外，當在鋁合金襯底內(nèi)存在這樣的si顆粒時，有時在鋁合金襯底的表面上設置的nip基鍍膜會不均勻地成膜，并且nip基鍍膜的膜質(zhì)會變得不均勻。

為了防止nip基膜不均勻地鍍覆在鋁合金襯底的表面上、防止nip基鍍膜的膜質(zhì)變得不均勻，在一個實施方式的鋁合金襯底成分中添加sr，從而添加的sr使得si顆粒球狀化及細小化，使得nip基膜能夠以均勻地膜質(zhì)均勻地鍍覆在鋁合金襯底的表面上。另外，在一個實施方式中，si顆粒的球狀化及細小化具有提高鋁合金襯底的機械加工性的效果。

接著，將對添加到鋁合金襯底的鋁合金中的各個添加元素進行更詳細的說明。

mg固溶在合金基體中并與過量的si等結(jié)合，以形成分散在基體內(nèi)的如mg2si等沉淀物。因此，提高了如楊氏模量等機械性能，并且由于與其它固溶體元素的協(xié)同效應而進一步提高了合金的切削性能。當mg含量小于0.2質(zhì)量％時上述效果較小。另一方面，當mg含量超過6質(zhì)量％時合金液的氧化被促進并且塑性加工性劣化。

對于si，除了由于少量的固溶體進入al而形成化合物所需的量以外，si作為游離顆粒分散在合金基體中。在分散有si顆粒的合金結(jié)構(gòu)中，通過利用切削工具對si顆粒的研磨而進行的刮削、或si顆粒與al母相之間的界面剝離會迅速地引起斷裂而提高切削性能。另外，由于添加的必要元素sr、或任意添加的na、ca等，會使si顆粒球狀化和細小化，從而也能提高切削性能。當si含量小于3質(zhì)量％時，合金的楊氏模量的提高效果降低，由于刮削而引起的斷裂的提高效果劣化。另一方面，當si含量超過17質(zhì)量％時，由于刮削而引起的斷裂改善，然而切削工具的磨損變得顯著使得磁記錄介質(zhì)用基底的生產(chǎn)性降低。

zn固溶在合金基體中并與mg結(jié)合，從而形成分散在基體內(nèi)的如mgzn2等沉淀物。因此，提高了鋁合金的機械性能，并且由于與其它固溶體元素的協(xié)同效應而提高了合金的切削特性。當zn含量小于0.05質(zhì)量％時上述效果較小。另一方面，當zn含量超過2質(zhì)量％時耐腐蝕性會降低。

sr通過與si共存從而使先共晶si和固化時的共晶si球狀化及細小化至2μm以下、優(yōu)選1.5μm以下的直徑。因此，與si共存的sr具有間接地提高通過刮削而引起的斷裂從而提高切削特性及抑制對切削工具的磨損和損壞的效果。另外，sr具有在如鑄造、擠出、拉伸等工藝中使si顆粒均勻且精細地分散從而進一步提高切削特性的效果。再有，設在鋁合金襯底上的nip基鍍膜的構(gòu)造變得均勻，并且nip基鍍膜的膜質(zhì)也變得均勻。換言之，在將包含大量的si的傳統(tǒng)的鋁合金用于磁記錄介質(zhì)用基底的情況中，難以在si顆粒的表面上形成nip基鍍膜，并且因此在si顆粒的未形成有nip基鍍膜的表面處容易形成凹痕、凹坑等缺陷。另一方面，本發(fā)明的一個實施方式消除了在將包含大量si的傳統(tǒng)的鋁合金用于磁記錄介質(zhì)用基底的情況中遇到的這些問題，并能夠提供一種在襯底上具有均勻的鍍膜的磁記錄介質(zhì)用基底。

當sr含量小于0.001質(zhì)量％時上述效果降低，并且不會發(fā)生si顆粒的球狀化而產(chǎn)生銳角部，從而顯著地增大切削工具的磨損。另一方面，當sr含量超過1質(zhì)量％時上述效果飽和，并且添加大量si的意義變?nèi)酢Ａ硗?，在后者的情況下，由于產(chǎn)生了先共晶sral4的結(jié)晶，因此nip基鍍膜不容易形成，并且在未形成有nip基鍍膜的表面處容易形成凹痕、凹坑等缺陷。

作為其它的可以適當?shù)靥砑拥戒X合金襯底的鋁合金中的添加元素，包括fe、cu、mn、cr、ti、pb、bi、zr、b、v、na及ca。這些添加元素fe，cu，mn、cr、ti、pb、bi、zr、b、v、na及ca的添加量分別優(yōu)選為1質(zhì)量％以下或0(即不添加)。這些添加元素fe、cu、mn、cr、ti、pb、bi、zr、b、v、na及ca的總量優(yōu)選為4質(zhì)量％以下。添加這些添加元素fe、cu、mn、cr、ti、pb、bi、zr、b、v、na及ca的效果包括提高鑄造性(例如流動性，收縮性和耐鑄造斷裂性)、提高機械性能、提高機械加工性(例如切削)、提高晶粒細化，如通常已知的對于4000系列鋁硅合金。另一方面，這些添加元素fe、cu、mn、cr、ti、pb、bi、zr、b、v、na及ca的添加量不優(yōu)選超過1質(zhì)量％，或者這些添加元素fe、cu、mn、cr、ti、pb、bi、zr、b、v、na及ca的總量不優(yōu)選超過4質(zhì)量％，因為添加必要添加元素mg、si、zn及sr的效果會減弱。特別是，為了強化添加必要添加元素mg、si、zn及sr的效果，這些添加元素fe、cu、mn、cr、ti、pb、bi、zr、b、v、na及ca的添加量分別優(yōu)選為0.5質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0.1質(zhì)量％以下。

在一個實施方式中，鋁合金襯底可以根據(jù)已知的方法制造。例如，對成分調(diào)整后的合金材料進行加熱、熔融及鑄造。然后，對成分調(diào)整后的合金材料進行軋制和退火，形成為具有規(guī)定尺寸并在其中心具有開口的圓盤形板。

在一個實施方式中，鋁合金襯底的外徑為53mm以上。如上所述，一個實施方式中的鋁合金襯底可以用于增加容納在標準化的硬盤驅(qū)動器的殼體內(nèi)的磁記錄介質(zhì)的數(shù)量的目的。換言之，鋁合金襯底需要被容納在2.5英寸硬盤驅(qū)動器、3.5英寸硬盤驅(qū)動器等的殼體中。2.5英寸硬盤驅(qū)動器中所使用的襯底的最大直徑大約為67mm，3.5英寸硬盤驅(qū)動器中所使用的襯底的最大直徑大約為97mm。因此，在一個實施方式中，鋁合金襯底的外徑需要為至少53mm以上。

在一個實施方式中，磁記錄介質(zhì)用基底具有設置在襯底表面上的具有10μm以上厚度的nip基鍍膜。在傳統(tǒng)的磁記錄介質(zhì)用基底所使用的nip基鍍膜的厚度為小于10μm。然而，在一個實施方式中，nip基鍍膜的厚度為10μm以上，從而將磁記錄介質(zhì)用基底的楊氏模量提高至79gpa以上。

在一個實施方式中，nip合金被用于nip基鍍膜，并且nip合金優(yōu)選包含15質(zhì)量％～35質(zhì)量％范圍內(nèi)的p、以及必然或不可避免的雜質(zhì)，剩余為ni。通過將nip基鍍膜形成為該構(gòu)造，從而與在鋁合金襯底上設置nip基鍍膜之前的磁記錄介質(zhì)用基底相比，能夠提高磁記錄介質(zhì)用基底的楊氏模量。

在一個實施方式中，niwp基合金被用于nip基鍍膜，并且nip基合金優(yōu)選包含15質(zhì)量％～22質(zhì)量％范圍內(nèi)的w和3質(zhì)量％～10質(zhì)量％范圍內(nèi)的p、適當添加的添加元素、必然或不可避免的雜質(zhì)，剩余為ni。通過將nip基鍍膜形成為該構(gòu)造，從而能夠進一步提高磁記錄介質(zhì)用基底的楊氏模量。

nip基鍍膜可以利用與用于形成nip基鍍膜的傳統(tǒng)方法類似的方法來形成。例如，可以使用通過在nip鍍液中添加鎢鹽而獲得的鍍液來形成niwp基鍍膜。鎢鹽可以包括鎢酸鈉、鎢酸鉀、鎢酸銨等。鍍膜優(yōu)選通過無電解鍍著來進行鍍覆。鍍膜的厚度可以根據(jù)襯底在鍍液中的浸漬時間和鍍液的溫度來調(diào)節(jié)。鍍著條件不限于特定條件，然而，鍍浴的ph優(yōu)選為5.0～8.6，浴溫優(yōu)選為70℃～100℃，更優(yōu)選為85℃～95℃，浸漬時間優(yōu)選為90分鐘～150分鐘。

優(yōu)選在襯底上形成鍍膜后進行加熱處理。通過將加熱處理的溫度設定為300℃以上，從而能夠提高鍍膜的硬度，并能夠進一步提高磁記錄介質(zhì)用基底的楊氏模量。

根據(jù)一個實施方式的磁記錄介質(zhì)用基底的制造方法，對鋁合金襯底進行鍍覆，然后對該鍍覆襯底的表面進行研磨。另外，在一個實施方式中，從同時提高表面質(zhì)量，例如形成平滑表面并減少表面損傷、提高生產(chǎn)率的觀點來看，優(yōu)選采用使用多個獨立研磨機并包括2個以上研磨階段的多級研磨。

更具體來說，磁記錄介質(zhì)用基底表面(以下也稱為“基底表面”)的研磨工序可以包括使用第一研磨機并同時供應包括氧化鋁磨粒的研磨劑來研磨基底表面的粗研磨階段、以及對磁記錄介質(zhì)用襯底進行清洗之后使用第二研磨機并供應包括二氧化硅顆粒的研磨劑來完成基底表面的完成階段。

如圖1所示，第一研磨機和第二研磨機可以包括一對臺，即上臺11和下臺12。圖1是用于對本發(fā)明的一個實施方式的磁記錄介質(zhì)用基底的制造方法的一個例子進行說明的立體圖。上臺11和下臺12沿圖1中的箭頭所示的互為相反的方向旋轉(zhuǎn)，同時在上臺11與下臺12之間夾著多個基底w?；譿的兩個表面分別被設在上臺11和下臺12上的研磨墊研磨。

接著，對本發(fā)明的實施例及比較例進行說明。

[鋁合金襯底的制造]

表1示出了用于實施例1～實施例12及比較例1～比較例7的各鋁合金襯底的成分調(diào)節(jié)的合金材料。各成分調(diào)節(jié)后合金通過以80mm/分鐘的鑄造速度進行直接冷卻鑄造來制造。將由各成分調(diào)節(jié)合金制造的鑄錠在520℃下保持10小時進行均勻化，然后進行軋制以形成厚度為1.2mm的板狀部件。然后，將該板構(gòu)件沖壓成具有97mm外徑并在其中心具有開口的圓盤形板(或襯底)。利用金剛石鉆頭對圓盤形板的頂面、底面及端面進行旋轉(zhuǎn)加工，形成具有96mm外徑和0.8mm厚度的鋁合金襯底。觀察每個鋁合金襯底的晶體結(jié)構(gòu)，并測量si粒徑。表1示出了根據(jù)實施例1至實施例12和比較例1至比較例7的鋁合金襯底的測量結(jié)果。換言之，表1示出了實施例1至實施例12和比較例1至比較例7的鋁合金成分(質(zhì)量％)、si粒徑(μm)、鍍膜成分、楊氏模量(gpa)、表面光滑度、及抖動(μm)。

[表1]

[無電解鍍膜的形成]

對于由成分調(diào)節(jié)合金(即鋁合金成分)制成的鋁合金襯底，使用表1所示的對應的鍍膜成分鍍覆厚度為10μm的nip鍍膜。在鍍覆后對于nip基鍍膜在300℃下進行3分鐘的加熱處理，對于niwp基鍍膜在400℃下進行3分鐘的加熱處理。

[研磨工序]

對于研磨機，使用具有一對臺、即上臺和下臺的3級研磨機。將絨毛型墊(filwel公司制造)用于研磨機的一對臺的拋光墊。在研磨的第一階段使用具有0.5μm的d50值的氧化鋁顆粒，在研磨的第二階段是用具有30nm的d50值的膠體二氧化硅顆粒，在研磨的第三階段使用具有10nm的d50值的膠體二氧化硅顆粒。第一、第二及第三階段的研磨時間分別為5分鐘。

[評價]

對如上所述制造的各磁記錄介質(zhì)用基底的楊氏模量進行測量。另外，通過微分干涉光學顯微鏡以1000倍的倍率觀察各磁記錄介質(zhì)用基底的表面。觀察到的各磁記錄介質(zhì)用基底的表面光滑度如表1中的“表面光滑度”所示。對于表1中所示的表面光滑度(或均勻度)，雙圓圈標記表示優(yōu)異的表面光滑度，單圓圈標記表示令人滿意的表面光滑度，叉標記表示令人不滿意的表面光滑度。

另外，使如上所述制造的各磁記錄介質(zhì)用基底以10000rpm旋轉(zhuǎn)，并且使用he-ne激光位移計測量在各磁記錄介質(zhì)用基底的最外周表面處發(fā)生的抖動。測量的抖動如表1中的“抖動(μm)”所示。

從表1中確認，根據(jù)實施例1至實施例12，各磁記錄介質(zhì)用基底的楊氏模量較高，并且各磁記錄介質(zhì)用基底的鋁合金結(jié)構(gòu)內(nèi)的si粒徑較小。因此，根據(jù)實施例1至實施例12，從表1中確認，各磁記錄介質(zhì)用基底的鍍膜的表面光滑度優(yōu)異或令人滿意。因此，根據(jù)實施例1至實施例12，從表1確認，當以高速旋轉(zhuǎn)時，各磁記錄介質(zhì)用基底的抖動較小。

另一方面，從表1中確認，根據(jù)比較例1、比較例3和比較例5，各磁記錄介質(zhì)用基底的楊氏模量較低，當以高速旋轉(zhuǎn)時，各磁記錄介質(zhì)用基底的抖動較大。另外，從表1確認，根據(jù)比較例2、比較例4、比較例6及比較例7，si粒徑較大，在鍍膜表面上形成有凹坑等，并且基底表面的表面光滑度較差。特別是，根據(jù)比較例7，確認了先共晶sral4的結(jié)晶?？梢哉J為由于在鍍膜表面上形成的凹坑等，因此對于比較例2、比較例4、比較例6及比較例7的抖動較大。

根據(jù)上述實施方式及實施例，能夠提供一種磁記錄介質(zhì)用基底，其厚度能夠被減小并且其具有較高的楊氏模量。因此，能夠增加可容納在標準化硬盤驅(qū)動器的殼體內(nèi)的磁記錄介質(zhì)的數(shù)量，并且能夠提供較高記錄容量(或較高的存儲容量)。此外，由于基底的楊氏模量較高，因此能夠提高在制造磁記錄介質(zhì)時的基底的機械加工性。

此外，本發(fā)明并不限定實施方式及實施例，可以以不脫離本發(fā)明范圍的方式進行各種變形和修改。