JP2000514501A - 金属クラッディングを含む又は含まないセラミック―金属マトリックス複合体から形成される磁気ディスク基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 磁気記録ディスク用の硬質ディスク基板をセラミック−金属マトリックス複合体から形成する。セラミック−金属マトリックス複合体の周囲に金属クラッド層を含めて、サンドイッチ構造を形成することができる。セラミック−金属マトリックス複合体は約１〜４０重量％のセラミック材料と、６０〜９９重量％の金属材料との範囲である組成を有する。金属マトリックス材料と金属クラッド材料とはアルミニウム又はアルミニウム合金である。

Description

【発明の詳細な説明】 金属クラッディングを含む又は含まないセラミック−金属 マトリックス複合体から形成される磁気ディスク基板背景 本発明は一般に、磁気記録用途に用いるための硬質ディスク基板に関する。よ り詳しくは、本発明はセラミック−金属マトリックス複合体から形成される基板 に関する。セラミック−金属マトリックス複合体は、硬質ディスク基板の平滑さ を高めるために金属を含むクラッドである。 パーソナル・コンピューターはデータ処理及びデータ記憶のための一般的ツー ルになっている。コンピューターは磁気記録技術を用いてデータを記憶し、デー タを検索する、この磁気記録技術では硬質ディスク基板上に支持された磁気フィ ルムが記録媒体として用いられる。 磁気記録はヘッドの使用を含み、ヘッドは非常に狭いギャップを有する磁気材 料のリングと、このリングの周囲に巻き付けられたワイヤーとを包含する。情報 を記録する又は書き込むためには、電流がワイヤーを通って、ギャップの近くに 非常に強い電界を発生させる。記録媒体がギャップに非常に接近すると、記録媒 体は電流に反応して永久的に磁化される。記録された媒体をヘッドを過ぎて動か し、記録された磁気情報がギャップのそばを通過するにつれてリングを通るフラ ックスの変化によって惹起されたワイヤー内の小さい誘導電圧を回収することに よって、記録は検索され、読み取られる。 パーソナル・コンピューターのハードディスク・ドライブに用いられる典型的 な磁気記録ディスクの記憶容量は、１９９０年から１９９１年にかけて年間７０ ％より大きく成長しており、現在も依然として大きい成長速度を有している。情 報がディスク表面に記録され（書き込まれ）、再生される（読み取られる）密度 は、ヘッドのサイズとヘッドが位置決めされうる精度によって、記録媒体中で達 成されうる磁化レベルによって、並びに再生エレクトロニクスの正確さと精巧さ によって決定される。 典型的に約５４００回転／分（rpm）の回転速度で回転するディスクの表面に データは記録される。接触と摩耗を避けるために、ヘッドはディスク表面のすぐ 上方を滑る又は浮動するスライダーとして設計される。ヘッド表面と記録媒体と の間の分離を減じて、ディスクの記憶容量を高めることによって、非常に高い線 形トラック密度を得ることができる。 それ故、書き込み及び読み取りにおけるレゾリューション（resolution）を最 大にし、それによってディスクの記憶容量を最大にするためには、非常に小さい ギャップを有する非常に小さいヘッドと、情報が記録される非常に狭いトラック 幅とを有することが必要である。最も重要なことには、ヘッド表面と記録媒体と の間の極めて小さい浮動高さ又は分離を有することが必要である。書き込み中の 電界強度と読み取り中の感度とは、、浮動高さが記録される情報の最小ピースの 長さの約１／３を越えて増大するにつれて劇的に低下する。さらに、記録ヘッド の今後の作製は、操作中にディスクと接触するように設計されると考えられる。 それ故、ディスク表面のざらつきは極めて重大であり、ビット長さは波長と同じ オーダーの大きさであるので、表面は光学的に平滑でなければならない。さらに 、以下に説明する、操作中のディスク撓みも除去されなければならない。 図１に示すように、現在用いられている典型的な記録ディスクは、アルミニウ ム-マグネシウム（Al-Mg）合金から製造される硬質ディスク基板３と、このAl-M g基板を覆うニッケル−リン（Ni-P）層５と、このNi-P層を覆う磁気記録層７と 、この磁気記録層を覆う炭素系（carbon-based）保護層９とから成る。Ni-P層５ は、Al-Mg基板を保護するハード被覆として役立ち、一般に磁気記録層７を付着 させる前に基板３の表面をテキスチャーリング（texturing）するためにも用い られる。テキスチャーリングは、ヘッド空気力学を補助し、改良する溝付き表面 を生じる。 ディスク・ドライブ技術の現在の傾向は、より多くのディスクを一定のスペー ス内に堆積することができ、その上、ディスクがポータブルなディスク・ドライ ブ中で用いられるときに取り扱いに耐えることができるようにディスクをより薄 く、より硬質にかつよりハードに作製することによって、硬質ディスク表面を最 適化することである。基板が１mm未満である基板厚さにおいて高い比弾性率Ｅ ／ρ［式中、Ｅは弾性率であり、ρは基板材料の密度である］を有することが好 ましい。慣用的なAl-Mg基板の典型的な厚さはおおよそ０.６〜０.９mmの範囲で ある。記録ヘッドは回転するディスクとのヘッド“スラップ（slap）”又は接触 とを受けるので、硬度が重要である。これらのスラップは５００〜１０００Ｇの 力を有する可能性がある。慣用的なAl-Mg基板では、ヘッドスラップが、空気乱 流−誘導撓みのために、特に起こりやすい。これらの撓みのために、慣用的な基 板は回転中にフラットプロフィルを有さず、軽度な震え（wobble）を有して、こ の震えは、震えの程度がヘッドの浮動高さを越えるならば、基板をヘッドにスラ ップさせることになる。 代わりの改良された硬質ディスク基板材料を選択する際の他の考慮すべき事柄 は、Ni-P層、磁気記録層及び保護被覆層を含めた、磁気記録ディスク中の種々な 層を付着させるために用いられる標準的な付着プロセスとの基板材料の適合性で ある。 上記問題と考慮すべき事柄を考慮して、本発明は硬質ディスク基板として用い るためのセラミック−金属マトリックス複合体を意図する。このセラミック−金 属マトリックス複合体は、例えば金属マトリックス材料の剛性と硬度のような機 械的性質を改良するためにセラミック材料を加えた金属マトリックス材料から成 る。セラミック−金属マトリックス複合体の表面は、次の磁気記録層の形成のた めに表面の平滑さを強化して、次の製造プロセスに適合しうるセラミック−金属 マトリックス複合体の表面を作製するために、セラミック−金属マトリックス複 合体のトポロジー的不規則さ（topological irregularities）を最小にするため の金属層を有するクラッドであることができる。本発明のセラミック−金属マト リックス複合体は、匹敵しうる費用で、慣用的なAl−Mg硬質ディスク基板に用い られる材料を凌駕して、より強く、より堅いばかりでなく、他の重要な改良をも 示す。硬質ディスク基板のクラッド構造を製造するための幾つかの他の方法が存 在する。 本発明によって意図される使用のためのこのようなセラミック−金属マトリッ クス複合体の１つは、米国特許第５，４８６，２２３号に述べられており、この 特許は本明細書に援用される。 最近の数年間に、セラミック−金属マトリックス複合体は、剛性、強度及び耐 摩耗性の改良のために望ましい材料に成っている。基本的なセラミック−金属マ トリックス複合体は典型的に、金属マトリックス材料としてのアルミニウム、チ タン、マグネシウム又はこれらの合金から製造される。特定の範囲内の選択され た割合のセラミック材料を金属マトリックス材料に加えて、複合体を形成する。 典型的なセラミック添加剤は、炭化ホウ素、炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化 チタン、酸化アルミニウム及び窒化ケイ素を包含する。 最も知られたセラミック−金属マトリックス複合体は、溶融金属マトリックス 中にセラミック材料を導入する慣用的な方法によって製造される。改良された性 質を実現させるためには、セラミック材料の偏析又は凝集（clumping）を最小に するように、溶融金属が一般に、セラミック材料を濡らさなければならない。溶 融金属中のセラミック材料の分散を改良するために、多くのスキームが用いられ て、異なる度合いの成功を収めている。 最近、粉末冶金団結が、熱間圧縮と真空焼結とを用いて粉末を圧縮して、高密 度ビレットを得る、金属マトリックス複合体の他の魅力的な製造方法として出現 している。ある一定の圧縮と焼結に従うことによって、理論密度の９９％を越え るビレットを得ることができる。 アルミニウムとある一定のセラミック材料との複合体に見られる１つの問題は 、過剰な高温に加熱された溶融アルミニウム中のこのようなセラミック材料が熱 力学的に不安定であることである。この不安定さが粒界面における望ましくない 性質の生成をもたらし、この望ましくない性質が得られる複合体の機械的性質に 不利な影響を及ぼすと考えられる。発明の目的と概要 慣用的硬質ディスク基板の上記欠点を考慮して、セラミック−金属マトリック ス複合体から形成される磁気記録媒体のための基板であって、硬質ディスク・ド ライブのための磁気記録ディスクに用いるために特に適した基板を提供すること が、本発明の目的である。このセラミック−金属マトリックス複合体は、付加的 な表面平滑さを与えるために金属外側層を備えたクラッドであることができる。 慣用的なディスク基板に比べて、０〜１２０００rpmのディスク回転速度にお ける撓みを実質的に減ずる硬質ディスク基板を提供することが、本発明の他の目 的である。 適当な表面必要条件を備えるために容易に磨いて、光沢を出すことができる硬 質ディスク基板を提供することが、本発明のさらに他の目的である。 セラミック−金属マトリックス複合体から形成される磁気記録媒体のための基 板であって、磁気記録ディスクのために標準的な薄フィルム付着プロセスに適合 しうる基板を提供することも、本発明の目的である。 炭化ホウ素−金属マトリックス複合体から形成される硬質ディスク基板と、ニ ッケル−リン層と、磁気記録層と、保護被覆層とを有する磁気記録ディスクを提 供することが、本発明のさらなる目的である。 炭化ホウ素−金属マトリックス複合体から形成される硬質ディスク基板と、磁 気記録層と、保護被覆層とを有する磁気記録ディスクを提供することが、本発明 のさらに他の目的である。 金属−クラッドセラミック−金属マトリックス複合体から形成される硬質ディ スク基板と、ニッケル−リン層と、磁気記録層と、保護被覆層とを有する磁気記 録ディスクを提供することが、本発明の他の目的である。 金属−クラッドセラミック−金属マトリックス複合体から形成される硬質ディ スク基板と、磁気記録層と、保護被覆層とを有する磁気記録ディスクを提供する ことが、本発明のさらに他の目的である。 金属−クラッドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の製造 方法を提供することも、本発明の目的である。 セラミック−金属マトリックス複合体は、粉末冶金方法と金属マトリックス材 料を溶融することを含む方法を包含する、このような複合体を製造するための公 知方法のいずれかによって形成することができる。 一例として、セラミック粉末と金属マトリックス材料の粉末とを一緒にブレン ドして、均一に混合することによって、本発明のセラミック−金属マトリックス 複合体を形成することができる。ブレンドした粉末を次に焼結して、セラミック −金属マトリックス複合体の固体ビレットを形成する。 或いは、セラミック材料と溶融金属マトリックス材料とを一緒にして、この組 合せを凝固させて、セラミック−金属マトリックス複合体の固体ビレットを形成 することによって、本発明のセラミック−金属マトリックス複合体を形成するこ とができる。 炭化ホウ素セラミック材料とアルミニウム合金金属マトリックス材料とを用い て製造された、このようなセラミック−金属マトリックス複合体の１つが、７０ ００シリーズのアルミニウム合金材料のいずれよりも、軽く、強く、堅いばかり でなく、高度な疲れ強さをも有することが判明した。さらに、この複合体は、入 手可能な、大抵の他の金属マトリックスよりも、軽く、強く、堅いばかりでなく 、より大きな疲れ強さをも有することが判明した。その上、この複合体は１０８ Kpsiまでの引張り強さと、97Kpsiまでの降伏強さと、約１４.２５〜１４.５０Mp siの弾性率とを示すことが判明した。この複合体は容易に押出成形可能かつ機械 加工可能であることも判明した。 下記は本発明の具体例である。 本発明の１態様によると、金属マトリックス材料がアルミニウム又はアルミニ ウム合金であるセラミック−金属マトリックス複合体から硬質ディスク複合体を 製造する。セラミック材料と金属マトリックス材料との粉末を一緒にブレンドし て、粉末を均一に混合し、次に粉末を高圧にさらして粉末を硬質ビレットに変換 することによって複合体を形成する、この硬質ビレットを押出成形し、鋳造し、 鍛造して、磁気記録ディスクの硬質ディスク基板を製造することができる。この ようなディスクは０〜１２０００rpmで回転させることができ、慣用的なディス ク基板に比べて、顕著に低い撓み特徴を示す。硬質ディスク基板用のセラミック −金属マトリックス複合体を形成するために適用可能なセラミック材料は、非限 定的に、炭化ケイ素；酸化アルミニウム；炭化ホウ素；酸化マグネシウム；酸化 ケイ素；窒化ケイ素；酸化ジルコニウム；酸化ベリリウム；ニホウ化チタン；炭 化チタン：炭化タングステン；及びこれらの組合せを包含する。 本発明の他の態様によると、磁気記録ディスクを炭化ホウ素−金属マトリック ス複合体から製造された硬質ディスク基板と、この硬質ディスク基板上に付着し たニッケル−リン層と、このニッケル−リン層上に付着した磁気記録層と、この 磁気記録層を覆う保護オーバーコートとから形成する。 本発明のさらに他の態様によると、磁気記録ディスクを炭化ホウ素−金属マト リックス複合体から製造された硬質ディスク基板と、この硬質ディスク基板を覆 う磁気記録層とから形成する。 本発明のさらに他の態様によると、磁気記録ディスクを金属−クラッドセラミ ック−金属マトリックス複合体から製造された硬質ディスク基板と、この硬質デ ィスク基板上に付着したニッケル−リン層と、このニッケル−リン層上に付着し た磁気記録層と、この磁気記録層を覆う保護オーバーコートとから形成する。適 当なクラッド材料は例えばアルミニウムとアルミニウム合金とを包含する。 本発明のさらに他の態様によると、磁気記録ディスクを金属−クラッドセラミ ック−金属マトリックス複合体から製造された硬質ディスク基板と、この硬質デ ィスク基板によって支えられた磁気記録層とから形成する。 本発明のさらに他の態様によると、内部のセラミック−金属マトリックス複合 体と外部の金属とを有するインゴットを圧延して、”圧延クラッド（roll cladd ing）”と呼ばれるクラッド構造を製造することによって、金属−クラッドセラ ミック−金属マトリックス複合体から形成された硬質ディスク基板を製造する。 本発明の他の態様によると、セラミック−金属マトリックス複合体のシートを 間に挟む２枚の金属シートを圧延して、クラッド構造を形成することによって、 金属−クラッドセラミック−金属マトリックス複合体から形成された硬質ディス ク基板を製造する。 本発明の他の態様によると、セラミック−金属マトリックス複合体ディスクの 上面と下面とに金属層を付着させて、クラッド構造を形成することによって、金 属−クラッドセラミック−金属マトリックス複合体から形成された硬質ディスク 基板を製造する。適用可能な付着方法は、非限定的に、例えば金属ターゲットの スパッタリングによるような物理的蒸着；例えば金属含有化学物質の分解による ような化学的蒸着；例えば電気めっきによるような電気化学的付着；及び上記付 着方法の組合せを包含する。図面の簡単な説明 図１は、慣用的な磁気記録ディスクの断面の正面図であり； 図２は、本発明の１実施態様による複合体の粉末成分を団結させる方法を説明 するフローチャートであり； 図３は、団結した粉末を焼結して、セラミック−金属マトリックスのビレット にする方法を説明するフローチャートであり； 図４は、本発明の１実施態様による硬質ディスク基板の断面の正面図であり； 図５は、本発明の１実施態様による磁気記録ディスクの断面の正面図であり； 図６は、本発明の他の実施態様による磁気記録ディスクの断面の正面図であり ； 図７は、本発明の１実施態様による金属−クラッド硬質ディスク基板の断面の 正面図であり； 図８は、本発明の１実施態様による金属−クラッド硬質ディスク基板付きの磁 気記録ディスクの断面の正面図である。好ましい実施態様の詳細な説明 本発明の好ましい実施態様を以下で、添付図面に関連して説明する、図面にお いて同様な参照番号は同じ又は同様な要素を表す。 本発明の１実施態様では、金属マトリックス材料が、粉末形であるときに、約 ９７％の純度を有するアルミニウム又はアルミニウム合金であるセラミック−金 属マトリックス複合体から硬質ディスク基板を形成する。この金属マトリックス 材料の残部は、例えばクロム、銅、鉄、マグネシウム、ケイ素、チタン及び亜鉛 のような種々な元素の痕跡量を含有しうる。セラミック材料は、炭化ケイ素、酸 化アルミニウム、炭化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸 化ジルコニウム、酸化ベリリウム、炭化チタン、ホウ化チタン、炭化タングステ ン、及びこれらの組合せであることができる。好ましい実施態様によると、セラ ミック粉末は典型的に２〜１９μｍの範囲内の粒度、約５〜８μｍの平均値又は 平均粒度を有する。 セラミック粉末と金属マトリックス粉末との典型的な相対的重量分担はほぼ１ 〜４０％のセラミック材料と、６０〜９９％の金属マトリックス材料である。 セラミック−金属マトリックス複合体は、粉末冶金方法と、金属マトリックス 材料の溶融を含む方法とを包含する、このような複合体を製造するための既知方 法のいずれかによって形成することができる。 １例として、本発明のセラミック−金属マトリックス複合体は、セラミックと 金属マトリックス材料との粉末をブレンドし、均一に一緒に混合することによっ て形成することができる。ブレンドした粉末を次に焼結して、セラミック−金属 マトリックス複合体の固体ビレットを形成する。 或いは、本発明のセラミック−金属マトリックス複合体は、セラミック材料を 溶融金属マトリックス材料と一緒にして、この組合せを凝固させて、セラミック −金属マトリックス複合体の固体ビレットを形成することによって製造すること ができる。 例えば、図２のフローチャートに述べるように、Ｓ２工程においてセラミック 粉末とアルミニウム又はアルミニウム合金粉末とを不活性ガス中でブレンドし、 Ｓ４工程においてこれらの粉末を加熱し、脱気して、Ｓ６工程において例えばラ テックス容器のような容器に脱気した粉末を入れて、次にＳ８工程において約６ ５０００psiで脱気した粉末を平衡圧縮することによって、セラミック−金属マ トリックス複合体を形成することができる。得られた“グリーン状態(green sta te)”ビレットを次に容器から取り出して、焼結する。 焼結方法の例は、図３のフローチャートに述べる。この焼結方法の変形を用い ることもできる。“グリーン状態”ビレットを工程Ｓ１０において２０分間ラン プ期間（ramp period）中に室温から３００℃までに加熱して、ビレット中に含 有される水分又は水蒸気の大部分を蒸発させる。次に、ビレットを工程Ｓ１２に おいて１５分間ランプ期間中に４５０℃に加熱して、残留する水分又は水蒸気を 蒸発させる。続いて、工程Ｓ１４において、ビレットを４０分間のランプ期間中 に６２５℃に加熱して、工程Ｓ１６において６２５℃に４５分間維持する。この 期間中に、セラミック−金属マトリックス複合体の焼結は達成される。焼結した ビレットを次に工程１８において、窒素ガス・バックフィル（backfill）を用い て２０分間中に６２５℃から４５０℃に冷却する。最後に、工程Ｓ２０において ビレットを室温に冷却する。 上記方法によって製造されたセラミック−金属マトリックス複合体は、用いた セラミック材料と金属マトリックス材料の種類に依存する密度を有する。例えば 、上記方法によって製造された炭化ホウ素−アルミニウム合金金属マトリックス 複 合体は理論密度の約８５％〜９５％の範囲の密度を有する。 次に、標準的な機械加工ツールを用いて、この後の加工工程の許容度と規格を 満たすために、複合体材料を機械加工する。或いは、複合体材料をさらに加工し て、以下で述べるように、金属クラッドの外部層を有する硬質ディスク基板を製 造することができる。 図４は、本発明による硬質ディスク基板１３の正面断面図を示す。基板１の直 径ｄは硬質ディスク基板の標準サイズに従うために５.２５、３.５、２.５及び １.８インチであることができる。基板１３の厚さｔは１mm未満であり、約０.４ ｍｍ程度の厚さであることができる。硬質ディスク基板１３は慣用的ディスク基 板に比べて顕著に小さい撓み特徴で０〜１２０００rpmにおいて回転することが できるので、基板１３の撓みによって生ずる過度のヘッドスラップなしに０〜１ ２０００rpmの範囲内の任意の回転速度でディスク基板１３をルーチンに操作す ることができる。 本発明の他の実施態様では、金属マトリックス材料が、粉末形であるときに約 ９７％の純度を有するアルミニウム又はアルミニウム合金である炭化ホウ素−金 属マトリックス複合体から金属マトリックス材料を形成する。金属マトリックス 材料の残部は、例えばクロム、銅、鉄、マグネシウム、ケイ素、チタン及び亜鉛 のような種々な元素の痕跡量を含有しうる。複合体の形成に用いる炭化ホウ素粉 末は９９.５％を越える純度を有する。炭化ホウ素はＢ₄Ｃとして特徴付けられる ことができ、約７７重量％のホウ素と２２重量％の炭素とから構成される。炭化 ホウ素粉末には、３.０重量％未満の量で存在する、ケイ素、鉄及びアルミニウ ムが包含される。痕跡量のマグネシウム、チタン及びカルシウムも包含されうる 。 本発明のさらに他の態様では、図５に概略的に示す磁気記録ディスク１１はセ ラミック−金属マトリックス複合体から形成される硬質ディスク基板１３と、基 板１３を覆うニッケル−リン層１５と、ニッケル−リン層１５を覆う磁気記録層 １７と、磁気記録層１７を覆う保護被覆層１９とから構成される。ニッケル−リ ン層１５は約１０〜２０μｍの厚さであり、基板１３上にめっき方法によって付 着される。付着したニッケル−リン層を磨き、テキスチャーリングして、ヘッド 空気力学を補助し、改良する溝付き表面を生じる。磁気記録層１７は、例えば約 ２００〜５００ｎｍの厚さを有するコバルト−白金−クロムのような、コバルト 系合金の薄いフィルムである。充分に高い記録密度を有する他の磁性材料も磁気 記録層１７として用いることができる。保護被覆層１９を約１０〜５０ｎｍの厚 さに付着させて、磁気記録層１７を保護する。保護被覆層１９はスパッタ付着し た炭素層であるか、又は他の任意の非磁性ハード被覆であることができる。 図６に概略的に示すような、本発明のさらに他の実施態様では、磁気記録ディ スク２１はセラミック−金属マトリックス複合体から形成される硬質ディスク基 板２３と、基板２３を覆う磁気記録層２７と、磁気記録層２７を覆う保護被覆層 ２９とから構成される。ニッケル−リン層を有する代わりに、基板２３自体を磨 き、テキスチャーリングして、ヘッド空気力学を補助し、改良するための溝付き 表面を生じる。磁気記録層２７は、充分に高い記録密度を有する磁性材料の薄フ ィルムである。例えばスパッタされた炭素（sputtered carbon）のような非磁性 ハード層の任意の保護被覆２９は省略することができる、この理由は、硬質ディ スク基板が０〜１２０００rpmの回転速度において最小の撓みを示すので、磁気 記録ディスクがもし経験するとしてもごく僅かなヘッドスラップを経験するにす ぎないからである。 図７は、本発明の他の実施態様を概略的に示す、この実施態様では磁気記録用 途向けの硬質ディスク基板３０は金属クラッド層３４によって挟まれて、断面サ ンドイッチ構造を形成するセラミック−金属マトリックス複合体内部層３３から 構成される。金属クラッド層３４は、セラミック−金属マトリックス複合体層３ ３中に存在しうるトポロジー的不規則さを最小にすることによって硬質ディスク 基板３０の表面平滑さを改良するための平滑化層（smoothing layer）として役 立つ。金属クラッド層３４の材料はアルミニウム、アルミニウム合金又は、セラ ミック−金属マトリックス複合体に接着して、平滑なフラット層として付着する ことができるか、又は平滑でフラットであるように機械加工されることができる 任意の金属を包含しうる。金属クラッド層３４の各々の厚さは約０.０２５mm〜 ０.１２５mmの範囲であり、金属クラッド層３４を含めた全硬質ディスク基板３ ０の厚さｔは約１mm未満である。 好ましい実施態様によると、金属クラッド層を５０００シリーズのマグネシウ ム含有アルミニウム合金のメンバー（例えば、５５５０）から；又は６０００シ リーズのマグネシウムとケイ素含有アルミニウム合金のメンバー（例えば、６０ ９２）から；又は殆ど純粋なアルミニウムから成る１０００シリーズのアルミニ ウム合金のメンバーから構成する。 金属クラッド硬質ディスク基板３０は、外部の金属クラッド材料によって囲ま れた、セラミック−金属マトリックス複合体の固体内部を有する、円筒形又は他 の形状のビレットを圧延することによって製造することができる。円筒形ビレッ トを慣用的な圧延方法を用いて圧延して、内側のセラミック−金属マトリックス 複合体内部層３３を間に挟む外側の金属クラッド層３４から成る断面サンドイッ チ構造を有する薄いプレートを製造する。この薄いプレートを機械加工し、磨い て、図７に示すような、金属−クラッド硬質ディスク基板３０を得る。 或いは、セラミック−金属マトリックス複合体のシートを間に挟む２枚のシー トの金属クラッド材料を圧延して、３枚のシートを冶金学的に結合させて、内側 のセラミック−金属マトリックス複合体内部層３３を間に挟む外側の金属クラッ ド層３４から成る断面サンドイッチ構造を有する薄いプレートを形成することに よって、金属−クラッド硬質ディスク基板３０を製造することができる。次に、 この薄いプレートを機械加工し、磨いて、図７に示すような、金属−クラッド硬 質ディスク基板３０を得る。 好ましい実施態様では、セラミック−金属マトリックス複合体３０を約１.２ ７mm（０.０５インチ）の厚さまで圧延する。各々が約０.２５mm（０.０１イン チ）の厚さを有するアルミニウム又はアルミニウム合金のシートを圧延した複合 体の上面と下面とに貼付して、サンドイッチ構造を形成する。構成成分層間の冶 金学的結合を促進するために、このサンドイッチ構造を約０.８９mm（０.０３５ インチ）の厚さに圧延する。圧延は複合体層の厚さを有意に減じないで、金属層 の厚さを減ずるように作用する。圧延済みサンドイッチ構造を次に約０.８０mm （０.３１５インチ）の厚さまで研磨する。 他の方法によると、最初にセラミック−金属マトリックス材料３３のプレート を形成し、次にこのプレートの上面と下面とに金属クラッド層３４を付着させて 、図７に示すような、硬質ディスク基板３０のサンドイッチ構造を形成すること に よって、金属−クラッド硬質ディスク基板３０を製造することができる。金属ク ラッド層３４を磨いて、望ましい平滑さを得ることができる。金属クラッド層３ ４の付着は、例えば、プレート３３の表面に金属層３４を生じる金属ターゲット のスパッタリングのような、物理的蒸着（ＰＶＤ）を用いて達成することができ る。金属クラッド層３４の付着は、例えば、プレート３３の表面に金属層３４を 生じる金属含有化学物質の分解のような、化学的蒸着（ＣＶＤ）を用いて達成す ることもできる。ＰＶＤ方法とＣＶＤ方法との他に、真空付着の技術分野におい て公知の他の付着方法も用いることができる。金属クラッド層３４を例えば電気 めっきのような電気化学的方法を用いて形成することもできる。電気めっきでは 、連続的な導電性シード層（conductive seed layer）として役立つように、金 属の薄い層を最初にプレート３３上に付着させ、その上部にクラッド層の残りを 電気めっきする。薄いシード層は例えばＰＶＤ又はＣＶＤのような公知方法によ って付着させることができる。シード層の厚さは、典型的に、約５００ｎｍ未満 であり、ピンホールが無い連続層である。電気めっきしたならば、金属クラッド 層３４を研磨して、望ましい表面平滑さの金属−クラッド硬質ディスク基板３０ を得ることができる。 図８に概略的に示すような、本発明の他の実施態様では、磁気記録ディスク４ １を、金属クラッド層４４によって挟まれるセラミック−金属マトリックス複合 体４３から形成される硬質ディスク基板４０と、基板４０によって支えられるニ ッケル−リン層４５と、ニッケル−リン層４５を覆う磁気記録層４７と、磁気記 録層４７を覆う保護被覆層４９とから構成する。 上記実施態様は本発明の具体例であり、本発明がこれらの特定の実施態様に限 定されると解釈すべきではない。種々な変化及び改変が、添付請求の範囲におい て定義されるような本発明の要旨及び範囲から逸脱せずに、当業者によっておこ なわれうる。例えば、片面磁気ディスク記録媒体が上述されるが、本発明は、上 部磁気記録層と下部磁気記録層とが単一の硬質ディスク基板の上面と下面とによ って支えられる両面磁気ディスク記録媒体をも包含する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 5/84 Ｇ１１Ｂ 5/84 Ｚ (31)優先権主張番号 ０８／７９５，３８４ (32)優先日 平成９年２月４日(1997．2．4) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＭＸ (72)発明者 ハリガン，ウィリアム・シー アメリカ合衆国カリフォルニア州92606, アービン，ヘイル・アベニュー 16761, アリン・コーポレーション内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．磁気ディスク記録媒体用基板であって、 約１〜４０重量％のセラミック材料と、約６０〜９９重量％のアルミニウム又 はアルミニウム合金の金属マトリックス材料との範囲である組成を有するセラミ ック−金属マトリックス複合体ディスクを含む上記基板。 ２．セラミック材料が、本質的に炭化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ホウ 素、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ベリ リウム、炭化チタン、ホウ化チタン、炭化タングステン、及びこれらの組合せか ら成る群から選択される、請求項１記載の磁気ディスク記録媒体用基板。 ３．セラミック−金属マトリックス複合体ディスクが１mm未満の厚さを有す る、請求項１記載の磁気ディスク記録媒体用基板。 ４．セラミック−金属マトリックス複合体が、アルミニウム又はアルミニウ ム合金の金属マトリックス材料の溶融を必要としないプロセスによって形成され る、請求項１記載の磁気ディスク記録媒体用基板。 ５．セラミック−金属マトリックス複合体ディスクが約１２０００回転／分 未満の回転速度で回転するときに、アルミニウム又はアルミニウム合金ディスク に比べて、顕著に小さい撓みを示す、請求項１記載の磁気ディスク記録媒体用基 板。 ６．セラミック−金属マトリックス複合体が、 セラミック材料と金属マトリックス材料との乾燥粉末をブレンドして、粉末を 均一に混合する工程と； 粉末を高圧にさらすことによって、粉末を団結させて、ビレットを形成する工 程と； ビレットを高温において焼結する工程と を包含する工程によって形成される、請求項１記載の基板。 ７．セラミック−金属マトリックス複合体から形成される硬質ディスクを含 み、該金属マトリックス材料がアルミニウム又はアルミニウム合金から構成され る磁気記録ディスク基板。 ８．磁気ディスク記録媒体用基板であって、 セラミック−金属マトリックス複合体が約１〜４０重量％のセラミック材料と 、約６０〜９９重量％のアルミニウム又はアルミニウム合金の金属マトリックス 材料との範囲である組成を有する、請求項７記載の磁気記録ディスク基板。 ９．セラミック材料が、本質的に炭化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ホウ 素、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ベリ リウム、炭化チタン、ホウ化チタン、炭化タングステン、及びこれらの組合せか ら成る群から選択される、請求項７記載の磁気記録ディスク基板。 １０．金属マトリックス材料がアルミニウム又はアルミニウム合金を含む、 セラミック−金属マトリックス複合体から形成される硬質ディスク基板と； 該硬質ディスク基板によって支えられるニッケル−リン層と； 該ニッケル−リン層を覆う磁気記録層と を含む磁気記録ディスク。 １１．セラミック−金属マトリックス複合体が、金属マトリックス材料の溶 融を必要としないプロセスによって形成される、請求項１０記載の磁気記録ディ スク。 １２．セラミック材料が、本質的に炭化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ホ ウ素、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ベ リリウム、炭化チタン、ホウ化チタン、炭化タングステン、及びこれらの組合せ から成る群から選択される、請求項１０記載の磁気記録ディスク。 １３．硬質ディスク基板が、約１２０００回転／分未満の回転速度で回転す るときに、アルミニウム又はアルミニウム合金ディスクに比べて、顕著に小さい 撓みを示す、請求項１０記載の磁気記録ディスク。 １４．セラミック−金属マトリックス複合体が、約１〜４０重量％のセラミ ック材料と、約６０〜９９重量％のアルミニウム又はアルミニウム合金の金属マ トリックス材料との範囲である組成を有する、請求項１２記載の磁気記録ディス ク。 １５．磁気記録層を覆う保護被覆をさらに含む、請求項１０記載の磁気記録 ディスク。 １６．約１〜４０重量％のセラミック材料と、約６０〜９９重量％の金属マ トリックス材料との範囲である組成を有するセラミック−金属マトリックス複合 体から構成される硬質基板と； 該硬質基板によって支えられる磁気記録層と を含む磁気記録媒体であって、該硬質基板がヘッドの空気力学を改良し、補助す るためにテキスチャーリングされる上記磁気記録媒体。 １７． 約１〜４０重量％のセラミック材料と、約６０〜９９重量％のアル ミニウム又はアルミニウム合金の金属マトリックス材料との範囲である組成を有 し、上面と下面とを有するセラミック−金属マトリックス複合体ディスクと； 該セラミック−金属マトリックス複合体ディスクの上面と下面とのそれぞれを 覆う金属クラッド層と を含み、そのディスクサンドイッチ構造を形成している磁気ディスク記録媒体用 基板。 １８．セラミック材料が、本質的に炭化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ホ ウ素、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ベ リリウム、炭化チタン、ホウ化チタン、炭化タングステン、及びこれらの組合せ から成る群から選択される、請求項１７記載の磁気ディスク記録媒体用基板。 １９．金属クラッド層がアルミニウム又はアルミニウム合金である、請求項 １７記載の磁気ディスク記録媒体用基板。 ２０．サンドイッチ構造が約１２０００回転／分未満の回転速度で回転する ときに、アルミニウム又はアルミニウム合金ディスクに比べて、顕著に小さい撓 みという特徴を示す、請求項１７記載の磁気ディスク記録媒体用基板。 ２１．ディスクサンドイッチ構造がアルミニウム又はアルミニウム合金の金 属マトリックス材料の溶融を必要としないプロセスによって形成される、請求項 １７記載の磁気ディスク記録媒体用基板。 ２２．金属クラッド層が約０．０２５mm〜０．１２５mmの範囲の厚さを有す る、請求項１７記載の磁気ディスク記録媒体用基板。 ２３．ディスクサンドイッチ構造が約１mm未満の厚さを有する、請求項１７ 記載の磁気ディスク記録媒体用基板。 ２４．金属−クラッドセラミック−金属マトリックス複合体サンドイッチ構 造から形成される硬質ディスクを含む磁気記録ディスク基板であって、金属マト リックス材料がアルミニウム又はアルミニウム合金を含む上記基板。 ２５．金属マトリックス材料がアルミニウム又はアルミニウム合金を含む、 金属−クラッドセラミック−金属マトリックス複合体サンドイッチ構造から構成 される硬質ディスク基板と； 該硬質ディスク基板によって支えられるニッケル−リン層と； 該ニッケル−リン層を覆う磁気記録層と を含む磁気記録ディスク。 ２６．セラミック−金属マトリックス複合体が、金属マトリックス材料の溶 融を必要としないプロセスによって形成される、請求項２５記載の磁気記録ディ スク。 ２７．硬質ディスク基板が約１２０００回転／分未満の回転速度で回転する ときに、アルミニウム又はアルミニウム合金ディスク基板に比べて、顕著に小さ い撓みという特徴を示す、請求項２５記載の磁気記録ディスク。 ２８．磁気ディスク記録媒体用の金属−クラッドセラミック−金属マトリッ クス複合体硬質ディスク基板の形成方法であって、下記工程： 外側の金属クラッド材料によって囲まれた、セラミック−金属マトリックス複 合体の固体内部を有する円筒形ビレットを形成する工程と； 該円筒形ビレットを圧延して、セラミック−金属マトリックス複合体層を囲む 上部と下部の金属クラッド層から成る断面サンドイッチ構造を有する薄いプレー トを製造する工程と； 該薄いプレートを機械加工して、平滑な表面を有する円形ディスクにする工程 と を含む上記方法。 ２９．金属マトリックス材料の溶融を必要としないプロセスによって、セラ ミック−金属マトリックス複合体が形成される、請求項２８記載の金属−クラッ ドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ３０．円形ディスクが１mm未満の厚さを有する、請求項２８記載の金属−ク ラッドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ３１．磁気ディスク記録媒体用の金属−クラッドセラミック−金属マトリッ クス複合体硬質ディスク基板の形成方法であって、下記工程： 外側の金属クラッド材料によって囲まれた、セラミック−金属マトリックス複 合体の固体内部を有するビレットを形成する工程と； 該ビレットをダイに通して押出して、クラッドプレートを形成する工程と； 該クラッドプレートを圧延して、セラミック−金属マトリックス複合体層を囲 む上部と下部の金属クラッド層から成る断面サンドイッチ構造を有する薄いシー トを製造する工程と； 該薄いシートを機械加工して、平滑な表面を有する円形ディスクにする工程と を含む上記方法。 ３２．金属マトリックス材料の溶融を必要としないプロセスによって、セラ ミック−金属マトリックス複合体が形成される、請求項３１記載の金属−クラッ ドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ３３．円形ディスクが１mm未満の厚さを有する、請求項３１記載の金属−ク ラッドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ３４．磁気ディスク記録媒体用の金属−クラッドセラミック−金属マトリッ クス複合体硬質ディスク基板の形成方法であって、下記工程： セラミック−金属マトリックス複合体のシートを２枚の金属シートの間に挿入 して、サンドイッチ構造を形成する工程と； 該サンドイッチ構造を圧延して、セラミック−金属マトリックス複合体シート を２枚の金属シートと冶金学的に結合させて、薄いプレートを形成する工程と； 該薄いプレートを機械加工して、平滑な表面を有する円形ディスクにする工程 とを含む上記方法。 ３５．金属マトリックス材料の溶融を必要としないプロセスによって、セラ ミック−金属マトリックス複合体が形成される、請求項３４記載の金属−クラッ ドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ３６．円形ディスクが１mm未満の厚さを有する、請求項３４記載の金属−ク ラッドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ３７．磁気ディスク記録媒体用の金属−クラッドセラミック−金属マトリッ クス複合体硬質ディスク基板の形成方法であって、下記工程： セラミック−金属マトリックス複合体をクラッドする金属層から成るサンドイ ッチ構造を有するプレートを形成する工程と； 該サンドイッチ構造を圧延して、薄いシートを形成する工程と； 該薄いシートを機械加工して、平滑な表面を有する円形ディスクにする工程と を含む上記方法。 ３８．金属マトリックス材料の溶融を必要としないプロセスによって、セラ ミック−金属マトリックス複合体が形成される、請求項３７記載の金属−クラッ ドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ３９．円形ディスクが１mm未満の厚さを有する、請求項３７記載の金属−ク ラッドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ４０．磁気ディスク記録媒体用の金属−クラッドセラミック−金属マトリッ クス複合体硬質ディスク基板の形成方法であって、下記工程： 上面と下面とを有する、セラミック−金属マトリックス複合体の円形プレート を形成する工程と； 該円形プレートの上面と下面の各々の上に金属クラッド層を形成して、サンド イッチ構造を得る工程と を含み、該金属マトリックス材料がアルミニウム又はアルミニウム合金である上 記方法。 ４１．金属マトリックス材料の溶融を必要としないプロセスによって、セラ ミック−金属マトリックス複合体が形成される、請求項４０記載の金属−クラッ ドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ４２．円形ディスクが１mm未満の厚さを有する、請求項４０記載の金属−ク ラッドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ４３．金属クラッド層を形成する工程が物理的蒸着方法を用いて、円形プレ ート上に金属クラッド層を付着させることを含む、請求項４０記載の金属−クラ ッドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ４４．物理的蒸着方法がスパッタリングである、請求項４３記載の金属−ク ラッドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ４５．金属クラッド層を形成する工程が化学的蒸着方法を用いて、円形プレ ート上に金属クラッド層を付着させることを含む、請求項４０記載の金属−クラ ッドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ４６．金属クラッド層を形成する工程が電気化学的方法を用いて、円形プレ ート上に金属クラッド層を付着させることを含む、請求項４０記載の金属−クラ ッドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ４７．電気化学的方法が電気めっきである、請求項４６記載の金属−クラッ ドセラミック−金属マトリックス複合体硬質ディスク基板の形成方法。 ４８．金属クラッド層を形成する工程が、 該円形プレート上に金属シード層を付着させる工程と； 該シード層上に金属クラッド層を電気めっきする工程と を含む、請求項４６記載の金属−クラッドセラミック−金属マトリックス複合体 硬質ディスク基板の形成方法。