JPH06236548A - チタン製磁気ディスク基板の陽極酸化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 陽極酸化皮膜のチタン基板への密着性に優
れ、且つその皮膜の表面粗さの小さいチタン製磁気ディ
スク基板の陽極酸化処理方法を目的とする。 【構成】 チタン製磁気ディスク基板と陰極材を用意
し、これらを離隔して所定の濃度のフッ素と、塩素、臭
素、沃素のうちから少なくとも一種以上が所定の濃度の
ハロゲン元素を含む電解水溶液に浸漬し、所定の直流電
圧を印加し陽極酸化を行い、続いて上記陽極酸化したデ
ィスク基板を更に酸性電解液内で再度陽極酸化処理を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度記録用磁気ディ
スクとして用いるチタン製ディスク基板の陽極酸化方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクは高密度記録化を指向して
おり、そのための一手段として素材の薄肉化が図られて
いる。従来磁気ディスク用基板としてはアルミニウム製
基板が使用されてきたが、アルミニウム製基板は強度が
小さく、素材の薄肉化をすることができない。そこで、
チタンの耐熱性や剛性に着目し、新しい磁気ディスク材
料として、チタンを磁気ディスク基板として用いること
が試みられている。

【０００３】しかし、磁気ディスク基板としてチタンを
用いた場合、チタン金属表面が多結晶のままであるた
め、記憶媒体として付与される磁性膜に結晶面の性質の
差が反映され、これに起因すると考えられるシグナルエ
ラーが多発する。この対策として、基板表面に非晶質で
ある陽極酸化皮膜を付与することが有効であることを本
発明者らは見いだした。

【０００４】一般に、チタン材に陽極酸化皮膜を付与す
る方法としては、着色のための陽極酸化処理方法が知ら
れている。この方法は、電解液として通常の無機酸（硫
酸、リン酸、硝酸など）や有機酸（乳酸、シュウ酸、ク
エン酸など）、およびこれらの混酸などにより陽極酸化
し、皮膜形成を行う方法である。しかし、この方法によ
り陽極酸化処理を施しただけでは、皮膜の密着性や耐摩
耗性が弱い。

【０００５】チタン製磁気ディスク基板では、皮膜の密
着性は特に重要である。この理由は、酸化皮膜上に磁性
膜（記憶媒体）をスパッタリングにより形成し、磁気デ
ィスクとするわけではあるが、従来法により付与された
酸化皮膜ではスパッタリング時に皮膜の剥離が起こり、
磁性膜の付与が困難であったためである。

【０００６】さらに、磁気ディスク基板では、酸化皮膜
の表面粗さが問題となる。通常は磁気ディスク基板と読
み取りヘッドとの間隔が０．０５μｍ程度であるため、
磁気ディスク基板の陽極酸化後の表面粗さＲｍａｘを全
体にわたり０．０３μｍ以下とする必要がある。

【０００７】一般に使用されるチタン材の場合は、陽極
酸化皮膜の剥離防止方法の一つとして陽極酸化後に加熱
処理を施す方法が提案されている（特開昭６２−１６１
９９３号公報）。この方法により陽極酸化皮膜の密着性
を向上することができるが、他方皮膜の表面粗さが著し
く悪化し、磁気ディスク基板として使用することは不可
能であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般にチタンは大気中
で放置するとその表面に酸化膜を形成する。この酸化膜
を除去せずに公知の陽極酸化処理方法を施した場合、酸
化皮膜が均一に形成されず、色ムラとなり、表面粗さが
悪化する。このため、通常は陽極酸化処理を施すに先立
ち、化学エッチングにより酸化膜の除去を行う。この
際、エッチングが均一になされるように、過酸化水素水
を含むエッチング液が用いられている（特開平２−１７
０９９０号公報）。

【０００９】チタン製磁気ディスク基板にこの方法を適
用し、鏡面研磨加工時に形成される酸化物層の除去を行
うと、結晶面によりエッチングの速度差があるため、デ
ィスク基板の表面粗さが悪化し、その後陽極酸化処理を
行っても表面粗さの悪い皮膜が形成される。さらに、こ
のような方法により形成した陽極酸化皮膜は、碁盤目セ
ロテープ剥離試験（ＪＩＳＨ８６０２）により容易に剥
離する。

【００１０】そこで、本発明はチタン製磁気ディスク基
板上に形成された陽極酸化皮膜のチタン基板への密着性
が優れ、且つ前記皮膜の表面粗さが小さい陽極酸化処理
方法を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
目的のために特に開発された電解液により第一段目の陽
極酸化処理を行い、緻密な陽極酸化皮膜を形成し、続い
て公知の方法により第二段目の陽極酸化を行う方法を採
用する。具体的には下記の方法を採用する。

【００１２】（１）下記の工程を備えたチタン製磁気デ
ィスク基板の陽極酸化方法。 （ａ）被処理材であるチタン製磁気ディスク基板と陰極
材を用意する工程と、（ｂ）前記磁気ディスク基板と前
記陰極材を離隔して、所定の濃度のフッ素（Ｆ）と、塩
素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）及び沃素（Ｉ）のうちから少
なくとも一種以上が所定の濃度のハロゲン元素をむ電解
液に浸漬する工程と、（ｃ）前記磁気ディスク基板を陽
極とし、前記陰極材を陰極として所定の直流電圧を印加
し陽極酸化を行なう工程と、（ｄ）前記陽極酸化をした
磁気ディスク基板を、更に酸性電解液内で陽極酸化を行
なう工程。

【００１３】（２）フッ素の前記所定の濃度（Ｆ）とハ
ロゲン元素（Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）の前記所定の濃度が下記
の範囲である上記（１）記載のチタン製磁気ディスク基
板の陽極酸化方法。 Ｆ；０．２ｗｔ％を超え、１０ｗｔ％未満であり、Ｃｌ
＋Ｂｒ＋Ｉ；０．１ｗｔ％を超え、１０ｗｔ％未満であ
る。 （３）前記所定の直流電圧が０．３ｖｏｌｔから１５ｖ
ｏｌｔの範囲である上記（１）又は上記（２）記載のチ
タン製磁気ディスク基板の陽極酸化方法。

【００１４】

【作用】前述の通り本発明においては本発明のために特
に開発された電解液により第一段目の陽極酸化処理を行
い、緻密な陽極酸化皮膜を形成し、続いて公知の方法に
より第二段目の陽極酸化を行う方法を採用する。ここ
で、従来公知の陽極酸化法とは、着色のための陽極酸化
法であり、電解液として通常の無機酸（硫酸、リン酸、
硝酸など）や有機酸（乳酸、シュウ酸、クエン酸な
ど）、およびこれらの混酸などにより陽極酸化し、皮膜
形成を行う。以下まず本発明の特徴である第一段目の陽
極酸化法について述べる。

【００１５】電解水溶液の成分 電解液はフッ素と少なくとも一種以上のハロゲン元素
（塩素、臭素、ヨウ素）を含む電解水溶液を使用する。
尚、本明細書ではハロゲン元素というときは塩素、臭
素、ヨウ素のいずれかをいい、フッ素を除くものとす
る。この電解液で陽極酸化を行って形成された酸化皮膜
は、チタン基板への密着性が極めて優れている。その結
果、その後第二段目において、通常の陽極酸化処理によ
りさらに酸化皮膜を形成した場合でも、皮膜全体のチタ
ン基板への密着性が著しく優れている。この第一段目の
電解液の最適な組成について、種々検討を行った。

【００１６】即ち、表２に示すとおり、フッ素濃度とハ
ロゲン元素の全濃度を種々変化させて第一段目の陽極酸
化を行い、更に第二段目の陽極酸化を従来の陽極酸化法
により行ない、生成した皮膜のチタン基板への密着性お
よび表面粗さの程度を測定した。表２の結果を図１及び
図２に示した。図１は、フッ素濃度とハロゲン濃度の密
着性に関する最適範囲を示している。この図によれば皮
膜の密着性はフッ素濃度については０．２ｗｔ％を越え
１０ｗｔ％未満であり、一方、ハロゲンの全濃度につい
ては０．１ｗｔ％を越え、１６ｗｔ％未満での範囲が優
れていることがわかる。

【００１７】次に表面粗さに関してフッ素濃度とハロゲ
ン濃度との最適範囲を示したのが図２である。図２から
前述の範囲においては前述のフッ素濃度及びハロゲン濃
度の範囲において表面粗さも小さく表面性状の良好な範
囲であることが示される。以上のことから、皮膜の密着
性と表面粗さがともに良好な範囲は、フッ素については
前述の通り０．２ｗｔ％を越え１０ｗｔ％未満であり、
またハロゲンの全濃度の最適範囲は０．１ｗｔ％を越え
１０ｗｔ％未満であることが示された。

【００１８】電圧 次に、この第一段目の陽極酸化に最適な電圧について考
察すると、下限は０．３ｖｏｌｔである。０．３ｖｏｌ
ｔ未満では陽極反応は生じないからである。他方、電圧
の上限は約３０ｖｏｌｔである。３０ｖｏｌｔ以上の電
圧を印加すると、陰極において水素ガスが多量に発生し
電流効率を落とすからである。なお、最適な電圧として
は５〜１５ｖｏｌｔ程度が望ましい。

【００１９】電極間距離 次に電極間距離についていえば、種々試験を行った結
果、陽極と陰極の電極間距離は３〜５０ｃｍまでは任意
に設定可能である。電極材 陽極材はチタンディスク基板であり、この材質は純チタ
ン板或いはチタン合金板などが使用される。また、陽極
材の前処理は一般に不要である。チタンディスク基板は
チタン板を研磨して製造されるからである。他方、陰極
材は不溶性の金属性電極であれば足り、例えば純チタン
板或いはチタン合金板などが使用される。なお、本発明
による第１段目の処理は本発明の目的であるチタンディ
スク基板ばかりでなく、その他の用途に使用されるチタ
ン材にも使用できる。

【００２０】第二段目の陽極酸化処理 次に、第二段目の陽極酸化処理法は前述の通り着色のた
めの陽極酸化処理法を採用し、公知の電解液を用い陽極
酸化する。なお、この場合酸化皮膜の色相はどんなもの
でもよい。具体的には、電解液は通常の無機酸（硫酸、
リン酸、硝酸など）や有機酸（乳酸、シュウ酸、クエン
酸など）、およびこれらの混酸などを用いて陽極酸化す
る。その他の処理条件、例えば直流電圧、処理時間は公
知の範囲でよく、具体的には実施例の項に記載した通り
である。尚、第二段目の陽極酸化は、十分な厚みの酸化
皮膜を形成させるため、印加電圧は１００ｖｏｌｔ前後
であり、この点で第一段目の陽極酸化法と大きな相違が
ある。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の実施例を述べる。 （実施例１）チタン製磁気ディスク基板（材質はＣＰ２
種、形状は直径２．５インチ、厚み０．６ｍｍ）を陽極
材とし、陰極には純チタン板を用い、電極間距離は３ｃ
ｍとした。電解はすべて室温で行い、電解液を攪拌する
ことなく表１に示す直流電圧を印加した。電解液として
は０．４ｗｔ％臭素＋５ｗｔ％ＮａＦ＋１ｖｏｌ％ＨＦ
水溶液を用い、試料を電解液に１５秒間浸漬したのち、
前記電圧のもと第一段目の陽極酸化を行った。

【００２２】次に、試料より上記電解液を充分水洗除去
した後、第二段目の陽極酸化処理を行った。電解液は１
ｗｔ％リン酸水溶液を用い、表１に示す電圧を印加し、
１０秒間陽極酸化を行った。かくして形成された酸化皮
膜の評価方法として、密着性については碁盤目セロテー
プ剥離試験（ＪＩＳＨ８６０２による）、表面粗さにつ
いてはＲｍａｘを用いた。以上の結果を表１に示す。第
一段目の処理の印加電圧は０．３ｖｏｌｔ以上の電圧を
印加することが必要であり、また最大の電圧は１５ｖｏ
ｌｔ程度であれば、第一段目の陽極酸化皮膜、及びその
後第二段目の陽極酸化処理を行った後の表面の密着性及
び表面粗さはいずれの場合も優れていることが確認され
た。

【００２３】

【表１】

【００２４】（実施例２）チタンディスク基板（材質は
ＣＰ２種、寸法は直径２．５インチ、板厚０．６ｍｍ）
を陽極とし、陰極材としては第一段目、第二段目の陽極
酸化ともに純チタン板を用い、電極間距離を３ｃｍとし
て陽極酸化を行った。陽極酸化はすべて室温下で行い、
電解液を攪拌することなく直流電圧を印加した。

【００２５】第一段目の陽極酸化の電解液はナトリウム
塩（ＮａＦ，ＮａＣｌなど）、カリウム塩、アンモニウ
ム塩および水素塩（ＨＦ，ＨＣｌなど）の市販の試薬に
より適宜調製した。陽極であるチタン製磁気ディスク基
板を電解液に１５秒間浸漬したのち、５．０ｖｏｌｔの
電圧を印加し６０秒間電解を行った。

【００２６】次に、前記陽極材を充分水洗後、二段目の
陽極酸化処理を行った。電解液は１ｗｔ％リン酸水溶液
であり印加電圧は１００ｖｏｌｔで電解時間は１０秒間
であった。生成した酸化皮膜の評価は、皮膜の密着性に
ついては碁板目セロテープ剥離試験、表面粗さについて
は素材のＲｍａｘと第二段目の陽極酸化処理後のＲｍａ
ｘの差により行った。

【００２７】表２にその他の処理条件および評価結果を
示す。これらの結果から、フッ素と他のハロゲンが共存
しない場合および第一段目の陽極酸化処理を施さない場
合は共に皮膜の密着性が悪く、第一段目の陽極酸化処理
を最適の濃度範囲で実施すると特に皮膜の密着性が改善
された。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、陽極酸化皮膜の密着性
に優れかつ表面粗さが小さいチタン製磁気ディスク基板
の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】皮膜の密着性が良好なフッ素濃度とハロゲン濃
度の範囲を示す図である。

【図２】皮膜の表面粗さが良好なフッ素濃度とハロゲン
濃度の範囲を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大村 雅紀 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の工程を備えたチタン製磁気ディス
   ク基板の陽極酸化方法。 （ａ）被処理材であるチタン製磁気ディスク基板と陰極
   材を用意する工程と、（ｂ）前記磁気ディスク基板と前
   記陰極材を離隔して、所定の濃度のフッ素（Ｆ）と、塩
   素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）及び沃素（Ｉ）のうちから少
   なくとも一種以上が所定の濃度のハロゲン元素を含む電
   解水溶液に浸漬する工程と、（ｃ）前記磁気ディスク基
   板を陽極とし、前記陰極材を陰極として所定の直流電圧
   を印加し陽極酸化を行なう工程と、（ｄ）前記陽極酸化
   をした磁気ディスク基板を、更に酸性電解水溶液内で陽
   極酸化を行なう工程。
2. 【請求項２】 フッ素の前記所定の濃度（Ｆ）とハロゲ
   ン元素（Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）の前記所定の濃度が下記の範
   囲である請求項１記載のチタン製磁気ディスク基板の陽
   極酸化方法。 Ｆ；０．２ｗｔ％を超え、１０ｗｔ％未満であり、 Ｃｌ＋Ｂｒ＋Ｉ；０．１ｗｔ％を超え、１０ｗｔ％未満
   である。
3. 【請求項３】 前記所定の直流電圧が０．３ｖｏｌｔか
   ら１５ｖｏｌｔの範囲である請求項１又は請求項２記載
   のチタン製磁気ディスク基板の陽極酸化方法。