JPH03122006A

JPH03122006A - 炭素材

Info

Publication number: JPH03122006A
Application number: JP1258463A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Muramatsu; 一生村松; Hiroko Nagata; 永田　浩子
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1991-05-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、高密度記録用磁気ディスクに使用される磁気
ディスク用基板又は光学レンズ成形用鋳型若しくは人口
心臓弁等に好適の炭素材に関する。

［従来の技術］近年、磁気ディスク装置の飛曜的な進歩と、磁気記録媒
体としての磁気ディスクの高記録密度化により、下記■
乃至■に示すように、磁気ディスク用基板の特性向上が
要望されている。

■先ず、磁気ディスクを高記録密度化するために、基板
の表面性状として、表面精度が優れ、欠陥が少ないこと
、 ■磁気ヘッドの追従性を良好にするために、磁気ディス
ク用基板は表面平滑性及び表面平坦度を劣化させるよう
な微小なピッチのうねりが小さ（、且つ微小突起がない
表面形状を有すること、■磁気媒体が担持される基板と
して、表面処理性が良好な化学的性質を有すると共に、
非磁性であること、 ■耐食性及び耐候性が優れていると共に、高強度且つ高
硬度であること、そして、 ■良好な浮上特性を有すると共に、耐Ｃ８Ｓ　（コンタ
クト、スタート、ストップ）性を高めるために軽量であ
ること、が要求される。

このような背景のもとで、従来のアルミニウム合金製磁
気ディスク用基板に替り、近時、高密度記録用磁気ディ
スク基板として、セラミックスにガラスコーティングし
たもの、又はガラス板によるものが開発されている。こ
れらの基板は、耐熱性及び耐食性が優れていると共に、
高剛性で表面研磨により優れた表面精度が得られるため
に、高密度記録が可能である。

しかしながら、これらの材料は脆性破壊しやすいという
欠点を有する。このため、回転、衝撃、加傷及びヒート
ショック等により破損しやすいので信頼性が低い。

なお、結晶粒界に安定化層を形成し、破壊靭性を高める
手段も考えられるが、脆性破壊を十分に防止することは
できない。

また、セラミックス系の材料は、比重が高いため、アル
ミニウム合金基板に比して、ディスクドライブ駆動系に
大きな負荷がかかり、駆動装置の小型化が困難である。

これに対し、炭素材料は、比重が１．５乃至２．０と小
さいと共に、熱膨張係数が小さく熱安定性が優れている
。そこで、前述のアルミニウム合金又はセラミックス系
材料に替り、高密度記録用磁気ディスク基板として炭素
材料の実用化が期待されている。

また、この炭素材料の中でも、ガラス質炭素は比較的緻
密であり、気体を透過しにくいという特長を有する。こ
のガラス質炭素材は、従来、熱硬化性樹脂を成形した後
、乾燥し、硬化させ、高温で炭素化することにより製造
されている。

更に、ガラス質炭素は、表面研磨により局所的には優れ
た表面精度が得られるものの、実際上、製造過程におい
て表面に微小の凹部が形成されることを防止することは
困難である。そこで、本願発明者等は熱硬化性樹脂を予
備焼成した後、これを所定の圧力下において所定の温度
で熱処理する方法を提案した（特願昭６３−２７９０７
８号）。これにより、炭素材中の微小気孔を消滅させる
ことができるようになった。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、前記ガラス質炭素材は基本的に脆性材料
であるため、割れる虞があるという欠点がある。

また、磁気ディスクは、使用時に３ＧＯＯｒｐｍの回転
数で使用される。この場合、発生応力は高々数ＭＰａで
あり、これに対し、通常の炭素材の強度は１８０ＭＰａ
である。また、磁気ディスクドライブ装置自体が高精密
装置であるため磁気ディスクに強い衝撃力はかからない
。このため、特に磁気ディスク用基板として、その強度
を上げる必要はないものと考えられる。しかし、万一、
磁気ディスク基板に割れが発生した場合は、重要なデー
タが破壊され、パソコン等のシステム全体に大きな損害
を与えるものであるため、磁気ディスク用基板として強
度面での信頼性を一層高めることが望まれている。

なお、ガラス質炭素材中に炭素繊維、黒鉛及び炭素粉等
を添加して補強することにより、その強度面での信頼性
を高めることもできるが、これらの添加により磁気ディ
スク基板として必要な表面精度が得られないという問題
点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
強度及び表面精度が高く、磁気ディスク用基板として信
頼性を高めることができる炭素材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］本発明に係る炭素材は、その表面に圧縮応力層を有する
ことを特徴とする。

［作用コガラス質炭素は、前述の如く、脆性材料であり、割れが
発生する虞がある。この場合、炭素材表面に発生したミ
クロクラックが割れの出発点になって、ガラス質炭素材
の破壊が進行する。従って。

ガラス質炭素材の強度は、材料表面の表面精度（表面の
傷の大きさ）に強く依存する。このため、ガラス質炭素
材の基板表面におけるミクロクラブりの発生が回避でき
れば、炭素材の強度は向上し、磁気ディスク等の信頼性
を著しく向上させることができる。

そこで、本発明においては、ガラス質炭素材の表面に圧
縮応力層を形成する。これにより、ガラス質炭素材の表
面強度が向上し、クラックの発生を回避することができ
る。

圧縮応力層は、例えばガラス質炭素材の表面にＢｌＡｒ
ｚ　ＮＮ　Ｆｅｓ　Ｃｒｓ　Ｎｉｔ　Ｃｕｓ　Ｍｏ、Ｔ
　ａ　ｓ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも
１種のイオンを注入して形成することができる。

また、Ｍｎ１Ｆ　ｅＮ　Ｎ　ＩＮ　Ｃｏｓ　ＺｎｌＭｏ
、ＭｇＣｌ！２、Ｆ　ｅｃｆｚ　Ｎ　　Ｆ　ｅｃ７ｓ、
ＮｉＣｆ。、ＡＪＣノ。、及びＦからなる群から選択さ
れた少なくとも１種の元素又は化合物を導入し、これら
の元素又は化合物と黒鉛との層間化合物を圧縮応力層と
することもできる。

このようにして形成された圧縮応力層を有する炭素材は
、製造コストが低いと共に、例えば、磁気ディスク基板
として使用した場合に、基板上に成膜される磁気膜（Ｃ
ｏＮ　ｉ　Ｃｒ又はＦｅ２ｏ３等）に対して腐食作用が
ない。また、ミクロクラックの発生が回避されるため、
炭素材の強度が従来に比して極めて亮い。

［実施例］次に、本発明の実施例について説明する。

平均粒径が３０μｍのフェノールホルムアルデヒド樹脂
粉末を用意した。そして、金型を使用して、この粉末を
ホットプレス成形し、直径が１２０ＩＩｌ１１、厚さが
３ｍｍの円板状の成形体基板を得た。この基板を不活性
ガス中で１６００°Ｃに予備焼成した後、圧力が２００
ＭＰａ、温度が２５００°Ｃの条件で熱間静水圧加圧（
以下、ＨＩＰという）処理を施した。

その後、この基板の表面を研磨し、イオン注入装置によ
り、Ａ　ｒイオンを基板表面に導入し、圧縮応力層を形
成した。この場合、加速エネルギーは１５ＫｅＶとし、
ドーズ量が　２　ＸＩＯ”イオン／ｃｌｌ１２になるよ
うにイオン注入条件を設定した。このようにして製造し
た基板を実施例１とし、その曲げ強度を測定した。

また、実施例１と同様にＨＩＰ処理を施した基板を表面
研磨した後、真空度が１Ｏ−３Ｔｏｒｒ１温度が２８０
°Ｃの条件でＦｅＣｆ＊蒸気と接触させ、表面に約２０
μｍの厚さで黒鉛−ＦｅＣｌｓＨＪ間化合物月を生成さ
せた。この基板を実施例２とし、その曲げ強度を測定し
た。

更に、実施例１と同様にＨＩＰ処理を施し、その後圧縮
応力層を形成していない基板を比較例１とし、その曲げ
強度を測定した。これらの結果を、下記第１表にまとめ
て示す。

第　　１　　表た。

［発明の効果コ以上説明したように本発明によれば、炭素材の表面に圧
縮応力層を設けたから、表面精度を損なうことなく、表
面強度が著しく向上する。このため、ミクロクラックに
起因する炭素材の破損が防止され、炭素材の強度が著し
く向上する。従って、炭素材により形成される磁気ディ
スク基板等の信頼性が著しく向上するという効果を奏す
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）その表面に圧縮応力層を有することを特徴とする
炭素材。
（２）前記圧縮応力層は、ガラス質炭素材の表面にＢ、
Ａｒ、Ｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔａ、及び
Ｔｉからなる群から選択された少なくとも１種のイオン
を注入して形成されたものであることを特徴とする請求
項１に記載の炭素材。
（３）前記圧縮応力層は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚ
ｎ、Ｍｏ、ＭｇＣｌ＿２、ＦｅＣｌ＿２、ＦｅＣｌ＿３
、ＮｉＣｌ＿２、ＡｌＣｌ＿３、及びＦからなる群から
選択された少なくとも１種の元素又は化合物と黒鉛との
層間化合物からなることを特徴とする請求項１に記載の
炭素材。