JP2000007372A

JP2000007372A - 化学強化用ガラス及び磁気記録媒体用ガラス基板

Info

Publication number: JP2000007372A
Application number: JP17344198A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kimura; 和久木村; Mitsuyuki Tatemura; 満幸舘村; Masashi Iwashita; 正志岩下
Original assignee: Asahi Techno Glass Corp
Current assignee: AGC Techno Glass Co Ltd
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2000-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高均質なガラスの製造が容易な低い溶融温度
を有し、化学強化後も優れた耐候性を有する化学強化用
ガラスを提供すること。【解決手段】質量％で、ＳｉＯ2 ５８〜６５％，Ａｌ
2 Ｏ3 ８〜１５％，Ｌｉ2 Ｏ４〜１０％，Ｎａ2 Ｏ
９〜１３％，ＺｒＯ2 ０．５〜２％，ＺｎＯ２〜５
％，Ｐ2 Ｏ5 ０．５〜２％の組成を有する化学強化用ガ
ラス。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学強化用ガラス
と、この化学強化用ガラスを強化した化学強化ガラス、
さらにこの化学強化ガラスを用いた情報記録媒体用ガラ
ス基板に関する。

【従来の技術】一般に化学強化ガラスは、ガラス組成中
に含まれるアルカリ金属よりもイオン半径の大きな１価
のイオンを含有する溶融塩中にガラスを浸漬することに
より、ガラス中のアルカリ金属イオンと溶融塩中のイオ
ンとが交換され、ガラス表面に圧縮応力層が形成される
ことによって高強度のガラスが得られるものである。し
たがって、化学強化用ガラスでは、交換されるイオンと
して適量のＬｉ，Ｎａを含む組成物が使用される。従来
公知の化学強化ガラスとしては、米国特許第4156755 号
明細書、特開昭62-187140 号公報、特開平 5-32431号公
報、特開平 8-48537号公報に記載されたものなどがあ
る。上記米国特許第4156755号明細書には、重量％でＳ
ｉＯ2 ５９〜６３％，Ａｌ2Ｏ3 １５〜２３％，Ｌｉ2
Ｏ４〜５．５％，Ｎａ2 Ｏ１０〜１３％，ＺｒＯ2
２〜５％を含有し、Ｎａ2 Ｏ／ＺｒＯ2 の重量比が２．
２〜５．５であるガラスが開示されている。上記特開昭
62-187140号公報には、重量％でＳｉＯ2 ６４〜７０
％，Ａｌ2 Ｏ3１４〜２０％，Ｌｉ2 Ｏ４〜６％，Ｎ
ａ2 Ｏ７〜１０％，ＺｒＯ2 ０〜１．５％，ＭｇＯ
０〜４％を含有するガラスが開示されている。また、特
開平5-32431号公報には、重量％でＳｉＯ2 ６２〜７５
％，Ａｌ2 Ｏ3５〜１５％，Ｌｉ2 Ｏ４〜１０％，Ｎ
ａ2 Ｏ４〜１２％，ＺｒＯ2 ５．５〜１５％を含有
し、Ｎａ2 Ｏ／ＺｒＯ2 の重量比が０．５〜２．０であ
り、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＺｒＯ2 の重量比が０．４〜２．５で
あるガラスが開示されている。さらに、特開平8-48537
号公報には、重量％でＳｉＯ2 ５８〜７０％，Ａｌ2Ｏ3
１３〜２２％，Ｌｉ2 Ｏ６〜１０％，Ｎａ2 Ｏ５
〜１２％，ＺｒＯ2 ２〜５％の組成を有するガラスが開
示されている。

【発明が解決しようとする課題】化学強化ガラスには様
々な用途があるが、近年では情報記録媒体用基板、特に
磁気ディスク基板として用いられるようになっている。
このような用途では、高温高湿下でも長期間にわたって
表面変質が生じない優れた耐候性が要求される。従来、
化学強化用ガラスとしてはソーダライム系の組成を有す
るフロートガラスが広く使用されてきたが、このガラス
は、化学強化処理を施すと耐候性が著しく悪くなるた
め、情報記録媒体用基板として使用するには信頼性が不
十分であった。耐候性が改善された化学強化用ガラスと
して上記したようなガラスが知られており、情報記録媒
体用基板にも応用が図られている。一方、磁気ディスク
等の記録媒体の記録密度は飛躍的な向上が図られてお
り、これに伴って磁気記録媒体に対する磁気ヘッドの浮
上高は極めて低くなってきている。このため、磁気ディ
スク基板では、基板表面の極めて高い平坦・平滑性が求
められる。普通、情報記録媒体用基板では、表面を精密
研磨して所定の表面性状を得ているが、ガラスの均質性
がこれら製品特性に影響を与えるまでに至っている。す
なわち、均質度の高いガラスでは研磨処理後、基板全体
にわたって均一な平坦度・平滑度が得られるのに対し、
均質性の低いガラスでは平坦度・平滑度に部分的なムラ
や基板間でのばらつきを生じることがある。これは、記
録媒体の高密度化の障害ともなり、また品質保証上重大
な問題となる可能性がある。このような背景に照らす
と、上記米国特許第4156755号明細書および上記特開昭6
2-187140号公報に示されたガラスは、溶融に１６００℃
前後の高温を要するため、高均質なガラスの製造には困
難を伴う欠点がある。また、上記特開平 5-32431号公
報、特開平8-48537号公報に記載されたガラスでは、溶
融温度の低下は見られるものの、研磨処理後の基板表面
にはガラスの不均質に起因する表面粗さのばらつきが見
られることがある。一般に量産されるガラスは、耐火物
製の連続溶融炉で溶融されるものが多いが、高温の溶融
ガラスに耐火物が侵食され、耐火物成分の混入によりガ
ラス中に異物や不均質部分を生じる欠点がある。このた
め、高均質が要求される電子・光学用ガラスなどでは、
少量の場合白金るつぼ、多量になると溶融槽内壁を白金
で覆った溶融炉が用いられる。これによって耐火物と溶
融ガラスとの接触がなくなり、上記のようなガラス欠点
のない均質性に優れたガラスを得ることができる。とこ
ろが、白金自体が耐えられる温度に限界があるため、白
金溶融炉で溶融されるガラスは、1460℃以下の温度で溶
融可能なものであることが望ましい。本発明は、このよ
うな事情を考慮してなされたもので、高均質なガラスの
製造が容易な低い溶融温度を有し、化学強化後に優れた
耐候性を有する化学強化用ガラスを提供することを目的
とする。

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、高温粘性を高める作用をもつＺｒＯ2 の含
有量を低く抑えるとともに、耐候性を高め、化学強化を
促進するために所定量のＺｎＯおよびＰ2 Ｏ5 を含有さ
せたものである。すなわち本発明は、質量％で、ＳｉＯ
2 ５８〜６５％，Ａｌ2 Ｏ3 ８〜１５％，Ｌｉ2 Ｏ４
〜１０％，Ｎａ2 Ｏ９〜１３％，ＺｒＯ2 ０．５〜２
％，ＺｎＯ２〜５％，Ｐ2 Ｏ5 ０．５〜２％の組成を
有することを特徴とする化学強化用ガラスである。好ま
しくは、質量％で、ＳｉＯ2 ５８〜６５％，Ａｌ2 Ｏ3
９〜１２％，Ｌｉ2 Ｏ５〜９％，Ｎａ2 Ｏ１０〜１
３％，ＺｒＯ2 ０．５〜１．８％，ＺｎＯ２．５〜４．
５％，Ｐ2 Ｏ5 ０．７〜１．８％の組成を有することを
特徴とする。上記ガラスを構成する成分の作用と組成範
囲の限定理由について説明すると、ＳｉＯ2 はガラスを
形成する主成分であるが、５８％未満では化学的耐久性
が悪く、６５％を越えると溶融温度が高くなり過ぎるの
で、いずれの場合も本発明の目的達成にそぐわない。Ａ
ｌ2 Ｏ3 はイオン交換速度を速め、またガラスの耐水性
を向上させる作用をもつが、８％未満ではその効果が十
分でなく、１５％を越えるとガラス融液の粘性が高くな
りすぎ溶融が困難となる。好ましくは９〜１２％の範囲
である。Ｌｉ2 Ｏはイオン交換に必要な成分であるとと
もに溶融性を高める作用を有するが、４％未満ではイオ
ン交換後の十分な圧縮応力が得られず、溶融性も悪い、
一方１０％を越えて含有すると化学的耐久性が悪化する
ので好ましくない。好ましくは５〜９％の範囲である。
Ｎａ2 ＯはＬｉ2 Ｏと同様イオン交換に必要な成分であ
り、溶融性を高める成分であるが、９％未満ではその効
果は不十分であり、１３％を越えると化学的耐久性が悪
化する。ＺｒＯ2 はイオン交換速度を速め、ガラスの耐
水性改善にも寄与するが、０．５％未満ではその効果が
得られず、２％を越えると溶融温度が高くなりすぎ、均
質なガラスが得にくくなる。好ましくは上限を１．８％
までとする。ＺｎＯは溶融温度を上昇させることなくイ
オン交換速度を速め、耐水性を向上させるが、２％未満
ではその効果が得られず、５％を越えると加工性が悪く
なる。好ましくは２．５〜４．５％の範囲である。Ｐ2
Ｏ5 はイオン交換速度を速めるとともに均質なガラス化
を促進する溶融助剤としての作用も期待できるが、０．
５％未満ではその効果がなく、２％を越えるとガラスが
失透しやすくなるので好ましくない。好ましくは０．７
〜１．８％の範囲である。以上のほか、本発明のガラス
には所望の特性を損なわない範囲で清澄剤として通常使
用されるＡｓ2 Ｏ3 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｆ，Ｃｌ等を含有さ
せることができる。上述の組成範囲に入るよう調整され
た本発明のガラスは、イオン交換が容易で、イオン交換
による強化処理後も優れた耐候性を示す。また、本発明
のガラスは、ガラスの粘度が１０Ｐａ・ｓとなる温度が
１４６０℃以下であることを特徴とする。この温度は、
通常、炭化珪素発熱体を使用した白金ガラス溶融炉で溶
融可能な温度のほぼ上限にあたり、１４６０℃以下で溶
融可能としたことにより、従来の一般的な溶融設備での
高均質ガラスの製造が可能となる。また、ガラスの粘度
が１０Ｐａ・ｓとなる温度がこれより高温になると、成
分揮発等によりガラスの均質性が損なわれ、本発明の目
的達成が困難になるため好ましくない。また、本発明
は、請求項１または２のいずれかに記載の化学強化用ガ
ラスを、少なくともＮａイオン、Ｋイオンのいずれかを
含有する処理浴でイオン交換して化学強化したことを特
徴とする化学強化ガラスである。この化学強化ガラス
は、上記化学強化用ガラスをイオン交換処理することに
よって得られる。上記化学強化用ガラスは、Ｌｉ2 Ｏ，
Ｎａ2 Ｏを含有するので、Ｎａイオンを含む処理浴では
ガラス中のＬｉイオンがＮａイオンと、Ｋイオンを含む
処理浴ではガラス中のＮａイオンがＫイオンと、Ｎａ、
Ｋ両イオンを含む処理浴では前記と同様の両イオン交換
反応が生じ、イオン半径の相違によりガラス表面に圧縮
応力層が形成されることによって容易に化学強化され
る。さらに、本発明は、前記のガラスを用いたことを特
徴とする情報記録媒体用基板である。本発明の情報記録
媒体用基板は、上述のとおり、比較的低温での溶融が可
能なため、極めて均質なガラスが得られ、これにより研
磨後の基板表面においても極めて高い平坦・平滑性が得
られる。また耐水性に優れるので、情報記録媒体用基板
としての信頼性も高いものとなる。

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の化学強化用ガラスは、次のように
して作製できる。まず上記組成範囲、たとえば、ＳｉＯ
2 ６２．５％，Ａｌ2 Ｏ3 １３．０％，Ｌｉ2 Ｏ６．
０％，Ｎａ2 Ｏ１２．０％，ＺｒＯ2 １．５％，Ｚ
ｎＯ３．０％，Ｐ2 Ｏ5 １．５％，Ｓｂ2 Ｏ3 ０．５
％の組成となるように、通常ガラス原料として使用され
る酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を秤量・混合す
る。この原料混合物１ｋｇを１ｌの白金るつぼに収容
し、電気炉内において１４５０℃の温度で６時間加熱溶
融する。十分に撹拌、清澄させた後、型内に鋳込み、徐
冷することによってガラスを得る。得られたガラスは、
スライス、研磨などの加工を経て所定の製品形状に成形
する。次に、イオン交換処理は、試薬第１級の硝酸ナト
リウム４０％と試薬第１級の硝酸カリウム６０％との混
合溶融塩中にガラスを浸漬し、３８０℃で３時間保持し
て行う。なお、イオン交換を行う処理浴は、硝酸塩以外
でも硫酸塩、炭酸塩、ハロゲン化物等を用いてもよい。
情報記録媒体用基板、たとえば、磁気ディスク基板とす
る場合には、上記化学強化用ガラスを中心部に孔のある
円盤状に成形し、盤面を研磨した後、前記と同様のイオ
ン交換処理により化学強化ガラスからなる磁気ディスク
基板を得る。

【実施例】さらに、実施例により本発明を詳細に説明す
る。表１に本発明の実施例を、表２に従来ガラスからな
る比較例を示す。表２の比較例１は米国特許第4156755
号明細書のExample No. １８に記載されたガラス、比較
例２は特開昭62-187140号公報の実施例１のガラス、比
較例３は特開平5-32431号公報の実施例４のガラス、比
較例４は特開平8-48537号公報の実施例３のガラスであ
る。表中の組成は質量％で示し、それぞれ上記実施の形
態と同様の方法で、表中の組成となるように秤量・混合
した原料を白金るつぼで溶融して型内に鋳込み、化学強
化用ガラスの試料を得た。なお、溶融ガラス中に白金ロ
ーターを挿入して、その回転トルクから高温粘性を求
め、ガラスの粘度が１０Ｐａ・ｓとなった時点の温度を
「溶融点」として表中に記載した。得られた化学強化用
ガラス試料は、厚さ０．６３５ｍｍ，外径６５ｍｍで中
心部に直径２０ｍｍの孔を有する円盤状に成形し、板面
を鏡面研磨した後、上記実施の形態と同様にしてイオン
交換し、磁気ディスク基板状の化学強化ガラス試料とし
た。化学強化ガラス各試料の表面応力と表面応力層深さ
は、偏光顕微鏡を用いて測定した。また耐水性は、光学
硝子工業会規格の粉末法にしたがって測定した。これら
の測定結果も合わせて表中に示す。

【表１】

【表２】以上の結果から、本実施例のガラスは耐水性、表面応力
層深さ、表面応力においては比較例と同等の優れた特性
を示し、イオン交換性、化学強化後の強度および耐水性
で実用上十分な性能を有することがわかる。また、本実
施例のガラスはいずれも１４６０℃以下の低い溶融点を
有し、白金溶融炉において高均質なガラスを得ることが
できる。これに対し、比較例のガラスは溶融点が高いた
め、品質にばらつきが出やすく、白金溶融炉における溶
融も難しい。

【発明の効果】以上のように本発明によれば、化学強化
後も優れた耐水性を保ち、かつ十分な強度を有する化学
強化用ガラスを低い溶融温度で得ることができるので、
高均質なガラスを経済的に生産できる。また、この化学
強化用ガラスを化学強化して得られる本発明の化学強化
ガラスは、耐水性が良好で、薄板でも十分な強度を有す
る。さらに、この化学強化ガラスを用いた情報記録媒体
用基板は、ガラスの均質性が高いため、基板表面の極め
て高い平坦・平滑性が得られ、磁気ヘッドの低浮上化、
高記録密度化に貢献できる。また耐水性に優れることか
ら保管時の品質低下がなく、基板表面に成膜される磁気
記録膜に対する影響も抑えられ、記録媒体としたときの
信頼性が向上する。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年８月２０日（１９９８．８．２
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】化学強化用ガラス及び磁気記
録媒体用ガラス基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G059 AA20 AC30 HB03 HB13 HB14 4G062 AA01 BB01 DA06 DB03 DB04 DC01 DD02 DD03 DE03 DF01 EA03 EB03 EB04 EC01 ED01 EE01 EF01 EG01 FA01 FB01 FC02 FC03 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM27 NN34 5D006 CB04 CB07 DA03 FA03 FA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量％で、ＳｉＯ2 ５８〜６５％，Ａｌ
2 Ｏ3 ８〜１５％，Ｌｉ2 Ｏ４〜１０％，Ｎａ2 Ｏ
９〜１３％，ＺｒＯ2 ０．５〜２％，ＺｎＯ２〜５
％，Ｐ2 Ｏ5 ０．５〜２％の組成を有することを特徴と
する化学強化用ガラス。
【請求項２】質量％で、ＳｉＯ2 ５８〜６５％，Ａｌ
2 Ｏ3 ９〜１２％，Ｌｉ2 Ｏ５〜９％，Ｎａ2 Ｏ１
０〜１３％，ＺｒＯ2 ０．５〜１．８％，ＺｎＯ２．５
〜４．５％，Ｐ2 Ｏ5 ０．７〜１．８％の組成を有する
ことを特徴とする化学強化用ガラス。
【請求項３】ガラスの粘度が１０Ｐａ・ｓとなる温度
が、１４６０℃以下であることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の化学強化用ガラス。
【請求項４】請求項１または２のいずれかに記載の化
学強化用ガラスを、少なくともＮａイオン、Ｋイオンの
いずれかを含有する処理浴でイオン交換して化学強化し
たことを特徴とする化学強化ガラス。
【請求項５】請求項１記載の組成を有することを特徴
とする磁気記録媒体用ガラス基板。
【請求項６】請求項２記載の組成を有することを特徴
とする磁気記録媒体用ガラス基板。
【請求項７】請求項４記載の化学強化ガラスを用いた
ことを特徴とする磁気記録媒体用ガラス基板。