JPH0469814A - 磁気ディスク基板 - Google Patents

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］ この発明は、磁気ディスク基板に関し、特に、耐熱性に
優れ、薄肉化が可能であり、高記録密度の磁気ディスク
の製造に適した磁気ディスク基板に関する。

［従来の技術］ コンピュータ用記録媒体として使用されている磁気ディ
スクは、基板と、その上に形成された磁性膜とを具備し
ている。このうち、磁気ディスク基板には以下の−よう
な特性が要求される。

（ａ）磁気ヘッドが安定してディスク上を走行すること
ができるように、あるいは磁気的エラーが少なく安定し
た磁気特性が得られるように、精密研磨又は精密研削後
の表面性状が良好であること。

（ｂ）基板表面に形成される磁気媒体の欠陥となるよう
な基板表面の突起又は穴がないこと。

（ｃ）基板製造の際の機械加工、及びディスクとして使
用する際の高速回転に耐え得る強度及び剛性を有するこ
と。

（ｄ）磁気媒体を形成する際の加熱に耐え得ること。

（ｅ）軽量かつ非磁性であること。

（ｆ）ある程度の耐食性を有すること。

このような特性を満たす基板材料として、従来、Ａｌ−
Ｍｇ系合金等のアルミニウム合金が用いられている。

一方、近時、磁気ディスクは高記録密度化、及び小型化
の傾向にあり、このため次のようなことが要求されるよ
うになっている。

（Ａ）磁性膜の磁気特性を向上させること。例えば保磁
力が高い磁性膜を形成すること。

（Ｂ）磁性膜の厚みを薄くすること。

（Ｃ）磁気ヘッド浮上量を減少させること。

（Ｄ）磁気ヘッドのギャップ長を小さくすること。

（Ｅ）磁気ヘッドの位置決め制御技術を向上させること
。

（Ｆ）基板を小形化及び薄肉化すること。

これらの要求を満足させるため、従来、以下に示すよう
なことがなされている。

すなわち、スパッタリングにより高記録密度の磁性膜を
形成したり（中村久三　金属１９８６年１１月号）、又
は基板にスパッタリングの際の加熱に対する耐熱性を付
与している。

また、磁気ヘッドの浮上量を減少させるため、アルミニ
ウム合金製ディスク上にＮ１−Ｐめつきを施して介在物
を覆い、表面粗さ及びうねりに関して高度なレベルの表
面清浄を得ることもなされている（斉藤昌弘ら　実務表
面技術ｖｏ１．３５．　Ｎｏ、６゜１．９８８）。

更に、基板を電気的及び磁気的エラーの原因となる介在
物の少ない合金組成にしたり（特開昭６３−２１６９５
３）、基板自体を薄肉化することも試みられている。

一方、上述の（ａ）〜（ｆ）の条件を満足する基板材料
として、アルミニウム合金に代わる新しい材料が開発さ
れつつある。例えば、ガラス（石崎浩善　工業材料第３
５巻、第５号）、セラミックス（松元武志　磁性材料研
究会、電子材料表面処理技術　昭和６２年７月）、チタ
ン（特開昭５２−１０５８０４、特開昭５９−１５１３
３５、特開平１−１１２５２１）が開発されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、磁気ディスク基板として従来から一般に用い
られているＡ　ｌ−Ｍｇ系等のアルミニウム合金は、高
密度記録に必要な高保磁力の磁性薄膜形成のため、及び
、磁性膜の薄肉化のために行われるスパッタリングの際
に生じる基板温度の上昇に耐え得るだけの耐熱性がない
という不都合がある。また、この材料は組成を調節した
としても、本質的に介在物を多く含むので高度のレベル
の表面性状を得る−ことができず、高記録密度化のため
になされるヘッド浮上量の減少、及び電気的エラーの減
少を十分に達成することができない。

高度のレベルの表面性状を得るために、前述したように
表面にＮ１−Ｐめっきを行なっているが、このめっきの
歩留がかなり低いという欠点がある。

また、Ｎ１−Ｐめっきは、３５０℃程度の比較的低い温
度で結晶化して磁性を保持したり、剥離するというよう
な不都合がある。

また、従来のアルミニウム合金製基板を要求に従って薄
肉化する場合には、アクセスタイムの短縮のためのディ
スクの高速回転（例えば３６００ｒｐｍ　）に耐え得る
だけの強度及び剛性を維持することができない。

また、基板材料としてガラスやセラミックスを用いた場
合には、耐熱性及び強度の面では十分であるが、どちら
も脆性材料であるため、信頼性が低いという欠点がある
。また、ガラス製基板は、スパッタリングの際の高温加
熱によってガスを放出したり、ガラス中の不純物元素が
磁性膜へ拡散したりして磁性膜の磁気特性に悪影響を及
はす。

セラミックス製基板は気孔が多く存在し、十分な表面性
状を得ることができない。このように、ガラス及びセラ
ミックスも磁気ディスク基板として未だ不十分である。

チタン製基板については、前述したように種々の提案が
なされている。例えば前記特開昭５２−１０５８０４で
は、表面に酸化膜又は窒化膜が形成されたチタン又はチ
タン合金を基体とする磁気ディスク基板が提案されてい
る。これは、表面を酸化又は窒化して酸化膜又は窒化膜
を形成することで、基板表面の硬度を上昇させ、これに
伴う研削性の向上により良好な表面性状を得ようとする
ものである。また、特開昭５９−１５１３３５では、ｈ
ｃｐ相を体積比で８０％以上有し、強度が６０　ｋｇ／
　ｍｓ２以上のα型チタン合金で形成された磁気ディス
ク基板を提案している。さらに、特開平１−１１２５２
１では、表面粗さＲａを０．０３μｍにすべく表面が鏡
面研磨され、断面硬さＨＶが２５０以上であるチタン合
金からなる磁気ディスク基板を提案している。

しかし、通常の純チタンやα型チタン合金では、Ｆｅ、
Ｖ等のβ型安定化元素が不可避的に０．１重量％含まれ
ており、これらβ型安定化元素は溶解並びに分塊及び仕
上圧延の段階で偏析しやすく、研磨中に偏析に起因した
ピッティングを起こし易い。このため、高レベルの表面
性状を得ようとすると、歩留が低下してしまう。また、
α十β型やβ型合金でも、異相を含むので、同様の理由
で歩留まりが低下してしまう。また、α相とβ相（偏析
部）とては、酸化及び窒化の速度が異なり、均一に酸化
又は窒化させることが難しく、酸化膜又は窒化膜を形成
した基板は、チタン単体の基板に比べて歩留が低く、ま
た製造コストが高い。また、通常の純チタンやα型チタ
ン合金は不純物元素の総合有量が０．３重量％以下に規
定されており、アルミニウム合金と比較して不純物が著
しく少ないが、この程度の不純物レベルでは介在物に起
因するエラーの発生を皆無にするには未だ不十分であり
、また、高レベルの表面性状を得る上でも十分とはいえ
ない。

このように、チタンを主体とする磁気ディスク基板でも
良好なものは得られていないのが現状である。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
耐熱性、耐磨耗性に優れ、薄肉化が可能であり、かつ磁
気的エラー等の原因となる介在物及びビットの発生がな
い磁気ディスク基板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及び作用］本願発明者等が
磁気ディスク基板について種々検討を重ねた結果、磁気
ディスク基板の耐熱性及び強度は基板材料、及びその組
成に主に依存し、また、耐磨耗性、加工性および磁気的
エラーや表面性状悪化の原因となる介在物及びビットの
発生は、基板材料の成分組成に主に関係していることを
見出した。この発明はこのような知見に基づいてなされ
たものである。

すなわち、重量％で、０が０．６％以下、Ａｊ）が４．
０％以下、（５／２）Ｏ＋　（４／３．）　Ａｊｌが１
．０％以上、（Ｖ　／　１３　）　＋（Ｆ　ｅ　／　２
０　）＋　　（Ｃｒ／１７）　　　＋　　（Ｎ、ｉ／３
１）　　　＋　　　（Ｃｏ／２３）が０．０２０％以下
、Ｒｅｍ＋Ｓ　ｉ　＋Ｂ＋Ｗが０．０１５％以下であり
（ただし、Ｒｅｍは希土類金属元素を示す。）、残部が
実質的にＴｉからなることを特徴とするディスク基板に
よって上記目的が達成される。

以下、この発明について詳細に説明する。

なお、以下の記載においては、簡略化のため、上述の（
５／２）０．＋　（１／３）Ａｊｌ！をＥＱＩ、（Ｖ／
１３）＋（Ｆｅ／２０）＋（Ｃｒ／１７）＋　（Ｎ　ｉ
　／　３１　）　＋　（Ｃｏ　／　２３　）をＥＱ２、
Ｒｅｍ十Ｓ　ｉ　＋Ｂ＋ＷをＥＱ３と表わす。

チタンは、融点が１６５０℃程度と高いので、磁気ディ
スク基板材料としてチタンを用いることにより、基板の
耐熱性を良好にす゛ることかでき、磁性薄膜をスパッタ
リングにより形成する際の基板温度である３００〜４０
０℃においても形状の変化がない。また、チタンは引張
強度が３０　ｋｇｆ’／■２程度、縦弾性係数が１００
１００Ｏ０／腸■２程度と強度及び剛性が高いので、薄
い場合でも３６００　ｒｐｍ以上という高速回転の際に
生じる遠心力に十分に耐え得る。更に、基板がチタン単
体であるから薄肉化が容易であり、Ｎ１−Ｐめっき型Ａ
ｆｉ合金製基板のように異層界面での剥離が生じること
がない。このように、基板材料としてチタンを用いるこ
とは好ましい。

この発明においては、チタンマトリックスにＡＩ、０を
添加する。これらの元素は、基板の硬度を向上させ、耐
磨耗性を良好にする。しかし、これらの量は重量％でＥ
ＱＩ≧１．０％の関係を満たす必要がある。この範囲を
外れると、十分な硬度が得られず、良好な耐磨耗性が得
られないからである。また、これらの元素は硬度の上昇
を招くと共に冷間加工性の悪化を招くので、０が０．６
％、Ａｌｌが４．０％を超えて添加された場合には、上
述の関係を満足しても冷間加工の際に割れを生じる恐れ
があり、鏡面加工前のブランク材を歩留り良く製造する
ことが困難である。このため、０及びＡｆｉの量は、０
≦０．６％、Ａρ≦４．０％、かつＥＱＩ≧１，０％に
規定される。

チタン中において、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ。

Ｃｏは、高温において安定なりｃｃ構造を有するβ相を
安定化させる元素である。磁気ディスク基板のチタンマ
トリックスにこれらの元素が一定量以上存在する場合に
は、溶解、分塊又は仕上圧延等の高温にさらされる工程
において、これらの元素が濃化又は偏析する。そして、
これらの元素の濃化及び偏析は、鏡面加工工程前の円環
平板であるブランク材にまでも引継がれる。このように
、β安定化元素が濃化又は偏析したブランク材を鏡面加
工のため研磨、研削すると、濃化又は偏析した部分とマ
トリックスとの特性の相違のため、ピッティングを生じ
る。このためＴｉマトリックス中のＶ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ等のβ安定化元素を極力少なくすることが必要
となる。本発明においては、基板材料中のマトリックス
であるα相を安定化するＯ又は／及びＡｌを含有してい
るので、多少のβ安定化元素の含有では、濃縮や偏析は
起こらないものの、■が０，２６％よりも高い濃度、Ｆ
ｅについては０，４０％よりも高い濃度、Ｃｒについて
は０．３４％よりも高い濃度、Ｎｌについては０．６２
％よりも高い濃度、ＣＯについては０．４６％よりも高
い濃度であるとピ、ノドが発生する。このため、■≦０
．２６％、Ｆｅ≦０．４０％、Ｃｒ≦０．３４％、Ｎｉ
≦０．６２％、ＣＯ≦０．４６％とすることが望ましい
。しかし、これらの元素は夫々同様の作用をするので、
合計で規定する必要がある。そして、これらの効果の割
合は、Ｖ：Ｆｅ：Ｃｒ：Ｎｉ：Ｃｏ−１／１３＋１／２
０：１／１７：１／３１：１／２３である。よって、こ
れら成分の含有量をＥＱ２≦０．０２％とする。

チタンマトリックス中に、Ｒｅｍ、Ｓｔ、Ｂ。

Ｗが一定濃度以上存在すると、これらの元素がチタン中
に固溶しているＯ、Ｎと結合して酸化物や窒化物になっ
たり、又はチタンと結合して金属間化合物となったりし
、介在物生成の原因となる。

このため、Ｒｅｍ、Ｓｉ、Ｂ、Ｗを低減することにより
介在物の発生を抑制する。これら元素は夫々０．０１５
％以下であることが好ましいが、夫々同様の作用をする
ので合計で規定する必要がある。従って、これらの成分
の合計量をＥＱ３≦０．１５％とする。なお、Ｒｅｍは
Ｓｃ、Ｙ。

Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｇｄ。

Ｔｂ、Ｄｙ、Ｌｕ等の希土類元素を表わす。

このように、磁気ディスク基板の組成を規定することに
より、耐熱性、耐磨耗性に優れ薄肉化が可能であり、か
つ磁気的エラーの原因となる介在物やビット等の発生が
少ない基板を歩留り良く製造することができる。

［実施例〕 以下、この発明の実施例について説明する。

第１表に示されているような成分組成のインゴット（組
成番号ＡＯＩ〜Ａ２０．ＢＯＩ〜Ｂ２５）をＶＡＲ溶解
によって溶製し、１０００℃にて分塊鍛造して、厚さ２
０５ｍのスラブとした。これらスラブに対して８７０℃
で最終熱間圧延を施し、厚さ６■の熱延板とした。その
後、この熱延板の酸化被膜を除去し、切削加工により厚
さ５■の板状にし、更に冷間圧延を施して厚さ０，６■
の冷延板とした。後述する割れ試験の評価はこの冷延板
にて行った。

この冷延板からリング状（外径９５ｍ５、内径２５ｍｍ
＋、厚さＱ、６ｍ５）を打ち抜き、６００℃で６時間熱
間矯正した後、これらディスク基板素材表面を＃４００
、＃８００、＃１５００、＃４０００の砥石で順次研磨
し、最後にアルミナ仕上研磨を施して、磁気ディスク基
板を各組成に対して１００枚ずつ作製した。このように
作製された各サンプルについて、硬度、耐磨耗性、ビッ
ト、介在物について評価した。

第１表に各サンプルの組成と共に、各試験により評価し
た特性値を示す。なお、第１表中、組成番号ＡＯＩ〜Ａ
２０はこの発明の組成範囲内のものであり、組成番号Ｂ
ＯＩ〜Ｂ２５はその範囲から外れる比較例である。また
、第１表中「割れ」の欄には圧延の際に生じた長さ１＋
ｉ＋ｉ以上の割れの有無を示し、「ビット及び介在物」
の欄には微分干渉顕微鏡及び光学顕微鏡で１．　Ｏ０倍
の倍率で各組成のサンプルを１００枚、６０視野ずつ観
察した際のビット及び介在物が存在していたサンプル数
を示す。硬度はビッカース硬度計にてＩＫｇの加重で測
定した。さらに、耐磨耗性は、基板表面易く説明したほ
うがよいと思われます）を形成し、現用の磁気ディスク
と同様の状態にし、ディスク回転数６０Ｏｒｐｍ、加重
１００ｇ／Ｃ１１２、摺動時間２４時間の条件で評価し
た。

また、第１表の結果を第１図乃至第３図にまとめて示す
。第１図はＡ［及びＯの含有量と特性との関係を示す図
、第２図はＥＱ２の値とビットが発生した基板数との関
係を示す図、第３図はＥＱ３の値と介在物が発生した基
板数との関係を示す図である。

先ず、ディスク基板の加工性及び耐磨耗性の結果につい
て示す。第１表及び第１図に示すように、Ａｌ及び０量
が本発明の範囲内である実施例の組成番号ＡＯＩ〜Ａ２
０及び比較例のＢ　］、　３〜Ｂ２２では、割れの発生
がなく、かつ硬度がＨｖ≧２５０以上であり、耐磨耗性
が良好であった。これに対し、Ａｊ７≦４．０％かつＯ
≦０．６％を満たすが、ＥＱＩ≧１，０％を満たさない
比較例の組成番号Ｂ０１〜ＢＯ５及び８２３〜Ｂ２４で
は、割れは発生しなかったか、硬度がＨｖ＜２５０であ
り、良好な耐磨耗性が得られなかった。また、ＥＱＩ≧
１．０％を満たすが、Ａｊ）６４．０％かつＯ≦０．６
％を満たさない比較例の組成番号ＢＯ６〜Ｂ１２及びＢ
２５では、Ｈｖ≧２５０であり耐磨耗性が良好であった
が、割れが発生した。

これらの結果から、ＡＮ及びＯの含有量が本発明の範囲
内であれば、磁気ディスク基板として良好な加工性及び
耐磨耗性が得られることが確認された。

次に、ビット発生について示す。第１表及び第２図に示
すように、本発明範囲内の組成番号Ａ０１〜Ａ２０及び
比較例のうちＥＱ２≦０．０２％を満たす組成番号ＢＯ
７〜Ｂ１５では、ビットは生じなかった。これに対し、
ＥＱ２≦０．０２％を満たさない組成番号ＢＯＩ〜ＢＯ
６及びＢ１６〜Ｂ２５では、ビットの発生が確認された
。

この結果から、本発明のようにＥＱ≦０．０２％を満た
せばビットの発生がない磁気ディスク基板が得られるこ
とが確認された。

次に、介在物の発生について示す。第１表及び第３図に
示すように、本発明範囲内の組成番号ＡＯＩ〜Ａ２０及
び比較例のうちＥＱ３≦０．０１５％を満たす組成番号
Ｂ１２．８１６〜Ｂ１８及び８２３〜Ｂ２５では、介在
物の発生はなかった。これに対し、ＥＱ３≦０．０１５
％を満たさない８０１〜Ｂｌｌ、８１３〜Ｂ１５及び８
１９〜Ｂ２２では介在物の発生が確認された。この結果
から、本発明のようにＥＱ３≦０．０１５％を満たせば
介在物の発生がない磁気ディスク基板が得られることが
確認された。

以上のように、０が０．６％以下、ＡＮが４．０％以下
、（５／２）０＋（１／３）ＡＩが１．０％以上、（Ｖ
／１３）＋　（Ｆｅ／２０）　＋（Ｃｒ　／　１７　）
　＋　（Ｎ　ｉ　／　３１　）　＋　（Ｃｏ　／　２３
　）が０．０２０％以下、Ｒｅｍ＋Ｓ　ｉ　＋Ｂ十Ｗが
０．０１５％以下であり、残部が実質的にＴｉからなる
成分組成によって、優れた特性を有する磁気ディスク基
板が得られることが確認された。

なお、この発明に係る磁気ディスク基板は、Ｆｅ酸化物
系薄膜、バリウムフェライト系薄膜等の高基板温度を必
要とする高記録密度媒体にも適用可能であることはいう
までもない。

〔発明の効果］ この発明によれば、耐熱性、耐磨耗性に優れ、薄肉化可
能であり、かつ高記録密度の磁気ディスク基板に適した
磁気ディスク基板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡＮ及び０の含有量と特性との関係を示す図、
第２図はＥＱ２の値とビットが発生した基板数との関係
を示す図、第３図はＥＱ３の値と介在物が発生した基板
数との関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｏが０．６％以下、 Ａｌが４．０％以下、 （５／２）Ｏ＋（１／３）Ａｌが１．０％以上、（Ｖ／
   １３）＋（Ｆｅ／２０）＋（Ｃｒ／１７）＋（Ｎｉ／３
   １）＋（Ｃｏ／２３）が０．０２０％以下、 Ｒｅｍ＋Ｓｉ＋Ｂ＋Ｗが０．０１５％以下であり（ただ
   し、Ｒｅｍは希土類金属元素を示す。）、残部が実質的
   にＴｉからなることを特徴とする磁気ディスク基板。