專利名稱：信息記錄介質(zhì)基片用玻璃及玻璃基片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃及玻璃基片，其特征是它們適宜于磁盤、光盤等的信息記錄介質(zhì)用基片和作為下一代LCD所期望的低溫多晶硅液晶顯示裝置用的耐熱性基片或電氣、電子零件用的基片。尤其是涉及具有高的比彈性模數(shù)及/或楊氏模量和高耐熱性，而且，作為基片時(shí)，有很好的表面平滑性的適宜于信息記錄介質(zhì)用基片的玻璃及玻璃基片。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)等的磁存儲裝置的主要組成要素是磁記錄介質(zhì)和磁記錄再生用的磁頭。作為磁記錄介質(zhì)，大家知道有軟盤和硬盤。其中，作為硬盤(磁盤)用的基片材料有如鋁基片、玻璃基片、陶瓷基片、石墨基片等。但是，按照尺寸和用途需要，實(shí)際上主要被使用的是鋁基片和玻璃基片。
最近，伴隨著筆記本計(jì)算機(jī)用硬盤驅(qū)動(dòng)器的小型化和磁記錄的高密度化，磁頭的漂浮量顯著減小。為此，對磁盤基片的表面平滑性要求極高的精度。
但是，使用鋁合金的時(shí)候，因?yàn)橛捕鹊?，所以即使使用高精度的研磨材料及機(jī)床進(jìn)行研磨加工，由于該研磨面發(fā)生塑性形變，所以，制造某種程度以上高精度的平坦面是困難的。即使在鋁合金的表面上電鍍鎳-磷，表面粗糙度也不能達(dá)到20埃以下。隨著硬盤驅(qū)動(dòng)器的進(jìn)一步小型化、薄型化，更迫切要求磁盤用基片更薄。但是，因?yàn)殇X合金的強(qiáng)度、剛性差，所以，要保持硬盤驅(qū)動(dòng)器所要求的規(guī)定強(qiáng)度，將盤做薄是困難的。
因此，具有高強(qiáng)度、高剛性、高耐沖擊性、高表面光滑性的磁盤用玻璃基片問世了。由于玻璃基片具有優(yōu)良的表面平滑性和機(jī)械強(qiáng)度，所以作為目前及將來的基片引人注目。作為玻璃基片，眾所周知的有如用離子交換法強(qiáng)化基片表面的化學(xué)鋼化玻璃基片、進(jìn)行結(jié)晶化處理的結(jié)晶化玻璃基片、及實(shí)質(zhì)上不含堿的無堿玻璃基片等。
例如作為化學(xué)鋼化玻璃基片，特開平1-239036號公報(bào)(以下稱公報(bào)1)中公布了玻璃經(jīng)離子交換強(qiáng)化的磁記錄介質(zhì)用玻璃基片，該玻璃中各組分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，含60～70％的SiO2、0.5～14％的Al2O3、10～32％的R2O(R為堿金屬)、1～15％的ZnO、1.1～14％的B2O3。
特開平7-187711號公報(bào)(以下稱公報(bào)2)中公布了作為結(jié)晶化的玻璃，其各組分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，含50～65％的SiO2、18～25％的CaO、6～11％的Na2O、6～12％K2O、0～2.5％的Al2O3、5～9％的F、作為主結(jié)晶含カナサイト的磁記錄介質(zhì)用的玻璃基片。還有，美國專利5,391,522號公報(bào)(以下稱公報(bào)3)中公布了含65～83％的SiO2、8～13％的Li2O、0～7％的K2O、0.5～5.5％的MgO、0～5％的ZnO、0～5％的PbO(但是，MgO+ZnO+PbO為0.5～5％)、1～4％的P2O5、0～7％的Al2O3、0～2％的As2O3+Sb2O3，作為主結(jié)晶含微細(xì)的Li2O、2SiO2結(jié)晶粒子的磁盤用結(jié)晶化的玻璃基片。
作為無堿玻璃基片，特開平8-169724號公報(bào)(以下稱公報(bào)4)中公布了含有以下組分的磁盤用玻璃基片，其各組分用重量百分?jǐn)?shù)計(jì)為35～55％的SiO2+Al2O3、0～10％的B2O3、40～60％的CaO+BaO、但是CaO≥5％、0～10％的ZnO+SrO+MgO、0～5％的TiO2、0～5％ZrO2、0～1％的As2O3及/或Sb2O3。
為了適應(yīng)個(gè)人計(jì)算機(jī)高性能化的需要，最近提出要求HDD(硬盤驅(qū)動(dòng)器)提高記錄容量，而與個(gè)人計(jì)算機(jī)小型化和高性能化相對應(yīng)，要求盤基片小型化、薄型化、磁頭漂浮量縮小化及盤的旋轉(zhuǎn)高速化。預(yù)想將來直徑為2.5吋的盤基片的厚度要由現(xiàn)在的0.635mm減到0.43mm甚至減到0.38mm。另外，最近，由于3.5吋硬盤記錄的高密度化、數(shù)據(jù)處理的高速化，對基片材料剛性度的要求更加嚴(yán)格起來，已開始接近原來鋁基片的極限。預(yù)想今后硬盤的高容量化及小型化將進(jìn)一步發(fā)展。因此，對磁記錄介質(zhì)用基片材料來說，要求其薄型化、高強(qiáng)度化、高表面平坦性、高耐沖擊性等的呼聲將更加強(qiáng)烈。
然而，盤基片越薄越易彎曲、翹起。伴隨著記錄的高密度化、磁頭漂浮量的縮小及磁盤高速運(yùn)轉(zhuǎn)的反應(yīng)，上述那種基片的彎曲和翹起就成了磁盤破損的原因?，F(xiàn)在硬盤上使用的由玻璃制的基片，如果將其搞薄的話，由于因上述彎曲和翹起引起的現(xiàn)象顯著，所以不適宜將其薄型化。
盤基片產(chǎn)生了何種程度的彎曲和翹起可由基片材料的比彈性模數(shù)(＝楊氏模量/比重)或楊氏模量來評價(jià)。在薄型化的時(shí)候，為了不使基片產(chǎn)生彎曲和翹起，需要比彈性模數(shù)更高的材料。另外，基片高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，為了不使基片產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象，需要楊氏模量更高的材料。
這可以依據(jù)如下的事實(shí)進(jìn)行說明。即，最近可以預(yù)測，隨著HDD的小型化、高容量化、高速化、將來磁記錄介質(zhì)用基片的厚度將由現(xiàn)在3.5吋的0.8mm減小到0.635mm，由2.5吋的0.635mm厚度變到0.43mm，進(jìn)一步變到0.38mm。其次，基片的旋轉(zhuǎn)速度預(yù)計(jì)也將從現(xiàn)在的最高速度7200rpm變到10000rpm，進(jìn)一步變到14000rpm。這樣的磁記錄介質(zhì)用基片越薄，基片越易發(fā)生彎曲和翹起，另外，越高速旋轉(zhuǎn)，基片受到的應(yīng)力(旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)壓對盤的作用力)也越大。根據(jù)力學(xué)的理論，單位面積上受到P負(fù)載的圓片，其彎曲程度W可用下式表示。W∞Pa4h3E]]>這里，a是圓片的外徑，h是基片的厚度、E是圓片材料的楊氏模量。
在靜止?fàn)顟B(tài)下，加在圓片上的力只有重力，如果設(shè)圓片材料的比重為d的話，則彎曲程度W可用下式表示。W∝hda4h3E=da4h2E=a4h2G]]>這里，G為圓片材料的比彈性模數(shù)(＝楊氏模量/比重)。
另一方面，圓片在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，重力成分與離心力成分平衡，可忽略不計(jì)時(shí)，加在圓片上的力是由旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的風(fēng)壓。風(fēng)壓是圓片旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)，一般來說與它的二次方成比例。因此，圓板高速旋轉(zhuǎn)時(shí)其彎曲程度W可用下式表示。W∝(rpm)2a4h3E]]>
因此，為了防止高速旋轉(zhuǎn)基片的彎曲，需要楊氏模量E高的基片材料。根據(jù)本發(fā)明者們的計(jì)算，要將2.5吋基片的厚度從0.635mm變薄到0.43mm，將3.5吋基片的厚度由0.8mm變薄到0.635mm，就需要比彈性模數(shù)比原來材料大的基片材料。另外，如果將3.5吋的基片旋轉(zhuǎn)速度由現(xiàn)在的7200rpm，提高到將來的10000rpm的話，那么具有70GPa左右楊氏模量的鋁基片就不適用了，而需要具有更高楊氏模量的新基片材料。由于基片材料的比彈性模數(shù)或楊氏模量越高，不僅基片的剛性度越高，而且基片的耐沖擊性、強(qiáng)度都變大，所以，HDD的市場強(qiáng)烈要求具有高的比彈性模數(shù)及大的楊氏模量的玻璃材料。
再有，為了使記錄高密度化，除了比彈性模數(shù)和楊氏模量以外，對磁記錄介質(zhì)用玻璃基片還有物性要求。一個(gè)是高耐熱性、一個(gè)是高表面平滑性。為了提高磁記錄介質(zhì)的記錄密度，還需提高磁性層(磁記錄層)的保磁力等磁特性。磁性層的保磁力因所使用磁性材料的不同而變化，即使是同一材料，經(jīng)熱處理也可提高。因此，除了開發(fā)新的磁性材料外，要用現(xiàn)有的材料得到更高的保磁力，就希望在更高的溫度下，對基片上形成的磁性層進(jìn)行熱處理。另外，通過使磁頭漂浮量縮小化的方法，也可進(jìn)行高密度化記錄。為此，今后磁頭的縮小化需進(jìn)一步做。為了使磁頭的縮小化成為可能，則需提高盤表面的平滑性，于是，也需要基片表面的平滑性。
但是，公報(bào)1中公布的化學(xué)鋼化玻璃的玻璃轉(zhuǎn)化溫度在500℃前后。與此相反，為了提高磁性層的保磁力等磁特性，在超過500℃的高溫下進(jìn)行熱處理才有效。因此，公報(bào)1中敘述的化學(xué)鋼化玻璃其自身的耐熱性尚不夠。另外，化學(xué)鋼化玻璃，一般來說在玻璃表面設(shè)有堿金屬離子的離子交換層。在化學(xué)鋼化玻璃的表面形成磁性層進(jìn)行熱處理的話，離子交換層中的離子就會(huì)移到磁性層中，帶來不好的影響。溫度越高，堿金屬離子往磁性層中的移動(dòng)就越活潑。為了抑制這種堿金屬離子的移動(dòng)，希望在更低的溫度下進(jìn)行熱處理。在化學(xué)鋼化的玻璃基片上，通過高溫?zé)崽幚硖岣叽盘匦院芾щy，所以難以得到具有高保磁力的磁記錄介質(zhì)。上述化學(xué)鋼化玻璃的比彈性模數(shù)約為30×106Nm/kg左右，楊氏模量約為80GPa左右，剛性度也低，所以存在與3.5吋高端盤基片和薄型化盤基片不相適應(yīng)的缺點(diǎn)。另外，化學(xué)鋼化玻璃基片的正反兩面形成了應(yīng)力層，如果該應(yīng)力層受不到均勻且同樣的應(yīng)力的話，那么就會(huì)發(fā)生翹曲，所以難以與磁頭漂浮量的縮小化和高速旋轉(zhuǎn)化相適應(yīng)。
公報(bào)2和3中公布的以往結(jié)晶化的玻璃由于不發(fā)生轉(zhuǎn)變，所以耐熱性好。但是，磁記錄介質(zhì)用玻璃基片，要進(jìn)行高密度記錄的話，就要求表面的平滑性。這是由磁記錄介質(zhì)的高密度記錄需要磁頭漂浮量縮小而決定的。然而，結(jié)晶化玻璃因含有許多微細(xì)粒子，所以，要制得表面粗糙度(Ra)在10埃以下的基片是困難的。其結(jié)果，表面缺乏平滑性，磁盤的表面形狀變差。再有，為了防止磁頭往磁盤上吸附，有時(shí)在基片上形成凹凸控制層。但是，如果是用結(jié)晶化玻璃做的基片的話，則凹凸控制層表面的モホロジ一的控制是困難的。
公報(bào)4中記述的無堿玻璃具有730℃的最高的轉(zhuǎn)變溫度。但是，由于這種玻璃的比彈性模數(shù)為27～34×106Nm/kg左右，楊氏模量也是70～90GPa左右，所以與磁盤基片的薄型化極不相適應(yīng)。
還有，作為耐熱性優(yōu)異的基片，有如特開平3-273525公報(bào)(以下稱公報(bào)5)中公布的磁記錄介質(zhì)用的石墨基片。但是，石墨基片的比彈性模數(shù)為15～19×106Nm/kg左右，比較低，機(jī)械強(qiáng)度比玻璃差，要適應(yīng)磁盤小型化所要求的基片的薄型化是困難的。另外，石墨基片表面有許多缺陷，進(jìn)行高密度記錄是困難的。
因此，目前在市場上對具有高比彈性模數(shù)或楊氏模量，又有高耐熱性及優(yōu)良表面平滑性(表面粗糙度在5埃以下)，而且可廉價(jià)大量生產(chǎn)的氧化物玻璃尚未有眉目。至今為止，市售的高楊氏模量的氧化物玻璃，人們所熟悉的即使是SiO2-Al2O3-MgO系列的玻璃，其楊氏模量充其量只有80～90GPa左右。
為此，本發(fā)明的目的是為了適應(yīng)將來信息記錄介質(zhì)用基片的小型化、薄型化、記錄高密度化的需要，提供具有高強(qiáng)度、高耐沖擊性、高比彈性模數(shù)、高耐熱性及高表面平滑性的新的玻璃材料。
更具體地說，本發(fā)明的目的是提供比彈性模數(shù)在36×106Nm/kg以上，優(yōu)選玻璃轉(zhuǎn)化溫度在700℃以上，而且不含微晶粒子的顯示高表面平滑性(表面粗糙度Ra在9埃以下)的玻璃基片。
其次本發(fā)明的目的是提供楊氏模量在110GPa以上，優(yōu)選玻璃轉(zhuǎn)化溫度在700℃以上，而且不含微晶粒子的顯示高表面平滑性(表面粗糙度Ra在9埃以下)的玻璃基片。
盤基片產(chǎn)生了何種程度的彎曲和翹起可由基片材料的比彈性模數(shù)(＝楊氏模量/比重)來評價(jià)。在薄型化的時(shí)候，為了控制基片不發(fā)生彎曲和翹起的問題，就需要比彈性模數(shù)更高的材料。但是，在某特定體系的玻璃組分中，什么樣的組分對比彈性模數(shù)有什么樣的影響尚不清楚。
因此本發(fā)明的目的是確定玻璃的比彈性模數(shù)與組成的理論關(guān)系，在此基礎(chǔ)上通過計(jì)算，對作為磁盤基片等信息記錄介質(zhì)用基片，比較理想的SiO2-Al2O3-RO系列(R為二價(jià)金屬)的玻璃引起了注意，而且研究了該玻璃中，玻璃組分對比彈性模數(shù)的影響，最終提供比目前已知材料顯示高比彈性模數(shù)的新玻璃材料。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供采用上述材料的信息記錄介質(zhì)用基片及采用該基片的信息記錄介質(zhì)。
發(fā)明的公開本專利的發(fā)明者們以提供比彈性模數(shù)為36×106Nm/kg或楊氏模量為110GPa以上的玻璃材料為目的，在自己提出的理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了新型的玻璃組成，反復(fù)進(jìn)行了各種試驗(yàn)研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過大量引入Al2O3、Y2O3、MgO、TiO2，稀土金屬氧化物等對提高玻璃楊氏模量有很大貢獻(xiàn)的成分，可廉價(jià)大量地生產(chǎn)至今為止所沒有的高的比彈性模數(shù)及/或楊氏模量、優(yōu)良表面平滑性、高耐熱性的玻璃，進(jìn)而完成了本發(fā)明。進(jìn)一步，在SiO2-Al2O3-RO系列的玻璃中，發(fā)現(xiàn)了比現(xiàn)在已知材料高的比彈性模數(shù)的新的玻璃材料，進(jìn)而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明如下所述。
以比彈性模數(shù)G在36×106Nm/kg以上為特征的基片用玻璃(以下稱玻璃(1))。
組成玻璃的氧化物以百分摩爾數(shù)表示，含25～52％的SiO2、5～35％的Al2O3、15～45％的MgO、0～17％的Y2O3、0～25％的TiO2、0～8％的ZrO2、1～30％的CaO、這里Y2O3+TiO2+ZrO2+CaO為5～30％、B2O3+P2O5為0～5％，而且比彈性模數(shù)在36×106Nm/kg以上，以此為特征的玻璃(以下稱玻璃(2))。
組成玻璃的氧化物以百分摩爾數(shù)表示，含25～50％的SiO2、10～37％的Al2O3、5～40％的MgO、1～25％的TiO2，比彈性模數(shù)在36×106Nm/kg以上，以此為特征的玻璃(以下稱玻璃(3))。
組成玻璃的氧化物以百分摩爾數(shù)表示，含25～50％的SiO2、20～40％的Al2O3、8～30％的CaO、2～15％的Y2O3、比彈性模數(shù)在36×106Nm/kg以上，以此為特征的玻璃(以下稱玻璃(4))。
以楊氏模量在110GPa以上為特征的基片用玻璃(以下稱玻璃(5))。
組成玻璃的氧化物以百分摩爾數(shù)表示，含30～60％的SiO2、2～35％的Al2O3、0～40％的MgO、0～20％的Li2O、0～27％的Y2O3、0～27％ La2O3、0～27％的CeO2、0～27％的Pr2O3、0～27％的Nd2O3、0～27％的Sm2O3、0～27％的Eu2O3、0～27％的Gd2O3、0～27％的Tb2O3、0～27％的Dy2O3、0～27％的Ho2O3、0～27％的Er2O3、0～27％的Tm2O3、0～27％的Yb2O3、這里，Y2O3+La2O3+CeO2+Pr2O3+Nd2O3+Sm2O3+Eu2O3+Gd2O3+Tb2O3+Dy2O3+Ho2O3+Er2O3+Tm2O3+Yb2O3為1～27％、Li2O+MgO+Y2O3+La2O3+CeO2+Pr2O3+Nd2O3+Sm2O3+Eu2O3+Gd2O3+Tb2O3+Dy2O3+Ho2O3+Er2O3+Tm2O3+Yb2O3＞25％，而且楊氏模量在110GPa以上，以此為特征的玻璃(以下稱玻璃(6))。
由SiO2-Al2O3-RO體系(這里R是二價(jià)金屬)的玻璃所組成的，用于信息記錄介質(zhì)用基片上的材料，上述玻璃材料的特征是含20摩爾％以上的Al2O3(以下稱玻璃(7))。
由SiO2-Al2O3-RO體系(這里R是二價(jià)金屬)的玻璃所組成的，用于信息記錄介質(zhì)用基片上的材料，上述玻璃材料的特征是作為RO是含20摩爾％以上的MgO(以下稱玻璃(8))。
由SiO2-Al2O3-RO體系(這里R是二價(jià)金屬)的玻璃所組成的，用于信息記錄介質(zhì)用基片上的材料，上述玻璃材料的特征是還含有Y2O3(以下稱玻璃(9))。
含3～30摩爾％的一種或二種以上金屬的氧化物的信息記錄介質(zhì)用玻璃(以下稱玻璃(10))，其特征在于上述金屬可從Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、Mo、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Hf、Ta及W組成的金屬群中選擇。
以由本發(fā)明的玻璃材料組成為特征的信息記錄介質(zhì)用基片及在前述基片上至少含有磁性層為特征的磁盤。
附圖簡述

圖1是在玻璃基片2上依次形成凹凸控制層3、底層4、磁性層5、保護(hù)層6、潤滑層7的磁盤1的斷面簡圖。
發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案下面進(jìn)一步詳細(xì)介紹本發(fā)明。
本發(fā)明中所說的玻璃實(shí)質(zhì)上是不含結(jié)晶粒子的玻璃，即不含稱作結(jié)晶化的玻璃或稱作微晶的玻璃(ガラスセラミックス)，結(jié)晶化的玻璃含有20％以上的結(jié)晶粒子。
玻璃(1)的介紹本發(fā)明的玻璃(1)是基片用的玻璃，其特征在于比彈性模數(shù)G在36×106Nm/kg以上。
如果比彈性模數(shù)G達(dá)不到36×106Nm/kg的話，作基片使用時(shí)，彎曲程度大，例如作為下一代磁記錄介質(zhì)盤所要求的厚度為0.43mm或更薄的基片使用的時(shí)候，最大的彎曲比1.4μm還大。其結(jié)果，磁頭的漂浮穩(wěn)定性不好，也會(huì)產(chǎn)生不能穩(wěn)定記錄再生的問題。為了制得最大彎曲在1.25μm以下的基片，比彈性模數(shù)G為37×106Nm/kg以上的玻璃比較理想。另外，隨著薄型化工作的發(fā)展，制作厚度為0.38mm或其以下的基片時(shí)，為了制得最大彎曲控制在1.4μm以下的基片，則優(yōu)選比彈性模數(shù)在42×106Nm/kg以上的玻璃。雖然比彈性模數(shù)越高越好，但實(shí)際應(yīng)用上約在45×106Nm/kg以下。
本發(fā)明中的玻璃(1)除了比彈性模數(shù)G在36×106Nm/kg以上外，表面粗糙度(Ra)可以達(dá)到9埃以下。由于有非常高的表面平滑性，于是磁盤高密度化所要求的磁頭低浮動(dòng)性成為可能，因?yàn)閷⒈砻娲植诙?Ra)達(dá)到9埃以下，所以，與以往產(chǎn)品相比低浮動(dòng)性成為可能。為了使磁盤進(jìn)一步高密度化，表面粗糙度(Ra)可達(dá)到5埃以下的玻璃更理想。
本發(fā)明中的玻璃(1)除了比彈性模數(shù)G在36×106Nm/kg以上及/或表面粗糙度(Ra)在9埃以下外，玻璃 轉(zhuǎn)化溫度高于700℃。由于玻璃轉(zhuǎn)化溫度超過了700℃，所以，除了減輕了彎曲外，還可提供比以往基片具有高耐熱性的基片，同時(shí)還可提供保磁力等磁特性得以提高的磁盤。
作為具有本發(fā)明中玻璃(1)的特性的玻璃的具體例子可舉出玻璃(2)、(3)、(4)。這些玻璃全都滿足上述特性、離子半徑小、化學(xué)鍵力強(qiáng)而且玻璃組成中填充密度高，是用由陽離子組成的氧化物玻璃構(gòu)成的。
玻璃(2)的介紹本發(fā)明中的玻璃(2)的玻璃組成主要是由使比彈性模數(shù)提高的組分組成，比彈性模數(shù)G為36×106Nm/kg以上。因?yàn)楸葟椥阅?shù)G在36×106Nm/kg以上，所以可制得彎曲小的基片。例如制作下一代磁記錄介質(zhì)盤所要求的厚度為0.43mm或更薄的基片時(shí)，也可制得最大彎曲小于1.4μm的基片。其結(jié)果，磁頭漂浮穩(wěn)定性好，也可穩(wěn)定地進(jìn)行記錄再生。為了制得最大彎曲在1.25μm以下的基片，比彈性模數(shù)G在37×106Nm/kg以上為好。另外，隨著薄型化的發(fā)展，制作厚度為0.38mm或更薄的基片時(shí)，要得到最大彎曲控制1.4μm以下的基片，優(yōu)選比彈性模數(shù)為42×106Nm/kg以上的玻璃。比彈性模數(shù)雖然越高越好，但實(shí)際上使用的都在45×106Nm/kg以下。
本發(fā)明中玻璃(2)，其表面粗糙度(Ra)可達(dá)到9埃以下。由于具有非常高的表面平滑性，所以磁盤高密度化所要求的磁頭低漂浮性成為可能，因?yàn)楸砻娲植诙?Ra)在9埃以下，所以，磁頭漂浮量比以往產(chǎn)品的低。為了使磁盤進(jìn)一步高密度化，優(yōu)選表面粗糙度(Ra)在5埃以下。
本發(fā)明中的玻璃(2)是玻璃 轉(zhuǎn)化溫度比700℃還高的玻璃。由于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比700℃還高，所以除了可減輕彎曲外，還可提供比原來基片耐熱性高的基片，同時(shí)還可提供保磁力等磁特性得以提高的磁盤。
SiO2是作為玻璃形成網(wǎng)目結(jié)構(gòu)的氧化物而起作用的，是提高玻璃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性即提高對透明消失有用的結(jié)晶化的穩(wěn)定性的成分。另外，SiO2通過與Al2O3等中間氧化物配合可以提高玻璃的強(qiáng)度、剛性度等磁記錄介質(zhì)用基片所需的機(jī)械物性，也可使玻璃的耐熱性提高。但是，作為玻璃的主成分，如果引入了比52％還多的SiO2的氧化物玻璃，因幾乎不顯示超過36×106Nm/kg的比彈性模數(shù)，所以，SiO2的含量小于52％合適。另一方面，如果SiO2的含量不到25％的話，玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性相當(dāng)差，所以就不能正常地大量生產(chǎn)玻璃。因此，SiO2的下限為25％。SiO2的含量在25～52％的范圍，優(yōu)選在30～50％的范圍合適。
Al2O3是賦于玻璃高耐熱性和高耐久性的成分，與SiO2一起作為提高玻璃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及剛性度的成分是非常重要的，特別是將Al2O3置換SiO2引入玻璃中時(shí)，Al2O3進(jìn)入玻璃的骨架，作為形成骨架的成分，對提高玻璃的楊氏模量和耐熱性效果顯著。也就是說，無論是為了提高玻璃的楊氏模量還是為了使耐熱性提高，Al2O3是不可缺少的成分。Al2O3的含量少于5％的話，則不能充分提高玻璃的楊氏模量。另外，如果Al2O3含量超過35％的話，則不能多引入對玻璃的比彈性模數(shù)提高有貢獻(xiàn)的成分MgO，同時(shí)，玻璃的高溫熔融性也會(huì)變差。因此，Al2O3的含量在5～35％的范圍，優(yōu)選在7～32％的范圍合適。
MgO是為了提高玻璃的剛性及強(qiáng)度，改善高溫溶解性而引入的成分。另外，也有利于提高玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性和改善玻璃的均勻性。特別是Al2O3的含量少于20％時(shí)，為了維持玻璃的高比彈性模數(shù)，多引入MgO比較好。但是，MgO的含量超過45％的話，則可大量生產(chǎn)的、具有結(jié)晶穩(wěn)定性的玻璃就制不出來。其次，如果MgO的含量少于15％的話，則玻璃的楊氏模量就會(huì)有下降的趨勢。因此，MgO的含量在15～45％的范圍，優(yōu)選在22～40％的范圍適當(dāng)。
Y2O3是為提高玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性，改善耐久性及高溫熔融性而添加的成分。特別是少量引入Y2O3對提高玻璃的比彈性模數(shù)及改善玻璃的均勻性非常有用。但是，過多添加Y2O3的話，雖然玻璃的楊氏模量提高了，但比重也急劇增加，所以，反過來使玻璃的比彈性模數(shù)有下降的趨勢。因此，Y2O3的含量為17％以下，優(yōu)選在15％以下適當(dāng)。為了獲得添加Y2O3的明顯效果，優(yōu)選Y2O3的含量在0.5％以上。
TiO2無論是作為形成玻璃骨架的成分還是作為修飾成分都有效，它可降低玻璃的高溫粘性，改善熔融性，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其耐久性。TiO2作為組分引入玻璃中時(shí)，玻璃的比重不大增加，但玻璃的楊氏模量可大大提高。特別是對引入較多MgO和Al2O3的玻璃來說，TiO2提高了玻璃的高溫溶解性及結(jié)晶穩(wěn)定性，通過與MgO和Al2O3等氧化物的搭配也可提高玻璃的比彈性模數(shù)。但是，當(dāng)過多地引入TiO2的話，則玻璃的分相傾向增強(qiáng)，反而使玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性及其均勻性變差。因此，TiO2的含量在25％以下，優(yōu)選在20％以下適合。為了獲得添加TiO2的明顯效果，TiO2的含量在1％以上比較理想。
CaO是與MgO一塊可使玻璃的剛性及強(qiáng)度提高，同時(shí)也能改善高溫溶解性而引入的成分。CaO與MgO一樣，對提高玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性和改善玻璃的均勻性有用。如前所述，當(dāng)Al2O3的含量少于20％時(shí)，為了維持玻璃的高比彈性模數(shù)，多引入MgO比較好，這時(shí)的CaO主要是為了改善玻璃的高溫熔融性、結(jié)晶穩(wěn)定性而引入的成分。但是，CaO的含量如果超過30％的話，則具有結(jié)晶穩(wěn)定性的玻璃就不能大量地制造出來。因此，CaO含量在30％以下，優(yōu)選在27％以下合適。為了獲得添加CaO的明顯效果，CaO的含量在2％以上為好。
ZrO2主要是為提高玻璃的耐久性及剛性而添加的成分。添加少量ZrO2時(shí)有使玻璃耐熱性提高的效果，同時(shí)也提高了玻璃的透明消失的結(jié)晶穩(wěn)定性。但是，如果ZrO2超過8％的話，則玻璃的高溫溶解性顯著變差，玻璃的表面平滑性也變壞，比重也增加。因此，ZrO2的含量應(yīng)在8％以下，優(yōu)選在6％以下合適。為了獲得添加ZrO2的明顯效果，ZrO2的含量優(yōu)選在0.5％以上。
還有，Y2O3+TiO2+ZrO2+CaO在1～30％的范圍適當(dāng)。這些成分是對提高玻璃的楊氏模量及對提高結(jié)晶穩(wěn)定性有用的成分。這些成分合計(jì)不到1％的話，則玻璃的楊氏模量有下降的趨勢而且玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性也有降低的傾向。另一方面，這些成分，不管哪種，都會(huì)使玻璃的比重增加，如果過量引入的話，則玻璃的比彈性模數(shù)就會(huì)變小。因此，Y2O3+TiO2+ZrO2+CaO的含量在1～30％的范圍，優(yōu)選在5.5～27％的范圍適宜。
P2O5及B2O3都是為調(diào)節(jié)玻璃的高溫溶解性而添加的成分。例如，將少量的P2O5或B2O3引入玻璃中的話，則玻璃的比彈性模數(shù)沒有大的變化，與此對應(yīng)，玻璃的高溫粘性顯著下降，使玻璃易于溶解的效果明顯。從改善玻璃的溶解性和調(diào)整玻璃結(jié)晶的穩(wěn)定性及物理特性的目的出發(fā)，B2O3+P2O5的合計(jì)量在5％以下，優(yōu)選在3.5％以下合適。為了獲得添加B2O3及P2O5的明顯效果，優(yōu)選其合計(jì)含量在0.5％以上。
As2O3和Sb2O3是為謀求玻璃的均勻化而作脫泡劑添加的成分。按照各種玻璃高溫粘性的需要，在玻璃中添加適量的As2O3和Sb2O3或As2O3+Sb2O3，可制得更均勻的玻璃。但是，如果脫泡劑的添加量過多的話，則玻璃的比重提高，有使比彈性模數(shù)下降的趨勢，另外，會(huì)與溶解用的鉑坩堝反應(yīng)，有損壞坩堝的傾向。因此，其添加量為3％以下，最好2％以下適宜。為了獲得添加這些脫泡劑的明顯效果，優(yōu)選其含量在0.2％以上。
還有V2O5、Cr2O3、ZnO、SrO、NiO、CoO、Fe2O3、CuO等其它成分都是在調(diào)節(jié)玻璃的高溫溶解性和物理上的物性時(shí)添加的成分。例如在玻璃中添加少量的V2O5、Cr2O3、CuO、CoO等著色劑的話，則使玻璃具有了吸收紅外線的特性，經(jīng)加熱燈照射就可有效地對磁性膜進(jìn)行加熱處理。從改善玻璃的溶解性和調(diào)節(jié)玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性及物理上的物性出發(fā)，ZnO+SrO+NiO+CoO+FeO+CuO+Fe2O3+Cr2O3+B2O3+P2O5+V2O5的合計(jì)量為5％以下，優(yōu)選為4％以下適宜。
除了以上成分外，原料中的雜質(zhì)，例如Fe2O3等及作為玻璃澄清劑的Cl、F、SO3等，即使分別含1％以下的話，實(shí)際上也不會(huì)損害本發(fā)明中玻璃應(yīng)達(dá)到的物性。
還有，該玻璃實(shí)際上是不含堿性成分的無堿玻璃，所以在由該玻璃做成的基片上形成薄膜時(shí)，不會(huì)受到因堿成分?jǐn)U散到基片上的薄膜中帶來的不良影響。
玻璃(3)的介紹本發(fā)明中的玻璃(3)的玻璃組成主要是由使比彈性模數(shù)變大的組分組成的，比彈性模數(shù)G為36×106Nm/kg以上。由于比彈性模數(shù)G在36×106Nm/kg以上，所以可制得彎曲小的基片。例如，制作下一代磁記錄介質(zhì)盤所要求的厚度為0.43mm或更薄的基片時(shí)，可制得最大彎曲小于1.4μm的基片。其結(jié)果，磁頭的漂浮穩(wěn)定性優(yōu)異，且可穩(wěn)定地進(jìn)行記錄再生。為了制得最大彎曲小于1.25μm的基片，比彈性模數(shù)G在37×106Nm/kg以上為好。另外，隨著薄型化的發(fā)展，制作厚度為0.38mm或更薄的基片時(shí)，從制得最大彎曲控制在1.4μm以下的基片的目的出發(fā)，比彈性模數(shù)在42×106Nm/kg以上的玻璃更理想。雖然比彈性模數(shù)越高越好，但是，實(shí)際應(yīng)用中約在45×106Nm/kg以下。
本發(fā)明中的玻璃(3)，其表面粗糙度(Ra)可以做到9埃以下。由于有更高的表面平滑性，所以磁盤的高密度化所要求的磁頭低漂浮性成為可能，因?yàn)楸砻娲植诙?Ra)控制在9埃以下，所以漂浮性比以往的低成為可能。為了使磁盤進(jìn)一步高密度化，表面粗糙度(Ra)最好控制在5埃以下。
另外，本發(fā)明中的玻璃(3)是玻璃轉(zhuǎn)化溫度高于700℃的玻璃。由于玻璃化轉(zhuǎn)化溫度比700℃高，所以，除了可降低彎曲外，還可提供比原來基片具有更高耐熱性的基片，同時(shí)還可提供保磁力等磁特性得以提高的磁盤。
SiO2是作為形成玻璃網(wǎng)目結(jié)構(gòu)的氧化物而起作用的，它是提高玻璃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性即提高對透明消失的結(jié)晶穩(wěn)定性的成分。另外，SiO2與Al2O3等中間氧化物搭配使用可提高玻璃的強(qiáng)度、剛性度等磁記錄介質(zhì)用基片所需的機(jī)械物理性能，也可使玻璃的耐熱性提高。但是，作為玻璃的主成分SiO2的含量超過50％的話，則在這樣的玻璃中就不能多引入對提高玻璃的耐沖擊性和機(jī)械強(qiáng)度有貢獻(xiàn)的成分Al2O3。因此，從制得具有盡量大的比彈性模數(shù)的玻璃之目的出發(fā)，SiO2含量的上限以50％為宜。另一方面，如果SiO2的含量達(dá)不到25％的話，那么玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性就會(huì)很差，不可能大量穩(wěn)定地生產(chǎn)玻璃。因此，SiO2的下限含量以25％為宜。SiO2的含量應(yīng)在25～50％的范圍，優(yōu)選在30～49％的范圍。
Al2O3作為能給予玻璃高耐熱性和高耐久性的成分，又是與SiO2一塊作為提高玻璃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其剛性度的成分，是非常重要的。特別是將Al2O3取代SiO2引入玻璃中時(shí)，Al2O3進(jìn)入到玻璃的骨架之中，作為形成骨架的成分，對提高玻璃的楊氏模量和耐熱性的效果明顯。也就是說，Al2O3是提高玻璃的楊氏模量和使耐熱性提高的不可缺少的成分。然而，為了使玻璃的彎曲強(qiáng)度和耐沖擊性進(jìn)一步提高，MgO的含量在25％以下的時(shí)候，如果Al2O3的含量少于10％的話，則不可能充分提高玻璃的楊氏模量，不能得到所希望的比彈性模數(shù)。另外，如果Al2O3的含量超過37％的話，則玻璃的高溫熔融性變差，除了不能制造均質(zhì)玻璃外，玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性也會(huì)下降。因此，Al2O3的上限含量以37％為宜。Al2O3的含量應(yīng)在10～37％的范圍，優(yōu)選在11～35％的范圍。
MgO是為提高玻璃的剛性及強(qiáng)度，改良高溫溶解性而引入的成分。MgO對提高玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性和改善玻璃的均勻性也有用。特別是大量引入對提高玻璃楊氏模量有很大用途的成分Al2O3時(shí)，MgO是使玻璃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提高、高溫粘性降低，且易于溶解的優(yōu)選的成分。但是，MgO的含量超過40％的話，由于提高了玻璃的耐沖擊性和強(qiáng)度，所以若是大量引入Al2O3的組成物的話，就不能大量生產(chǎn)出具有結(jié)晶穩(wěn)定性的玻璃，另一方面，如果MgO的含量達(dá)不到5％的話，也不能生產(chǎn)出具有足夠穩(wěn)定性及高比彈性模數(shù)的玻璃。因此，MgO的含量應(yīng)在5～40％的范圍，最適合在7～35％的范圍。
TiO2作為形成玻璃的骨架成分、修飾成分是有用的，它也是降低玻璃的高溫粘性、改善熔融性，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及耐久性的成分。另外，TiO2作為組分引入玻璃中的話，玻璃的比重不大增加而可使玻璃的楊氏模量大大提高。特別是對于大量引入Al2O3的玻璃來說，可寄希望于TiO2，使玻璃的高溫溶解性及結(jié)晶穩(wěn)定性提高，與Al2O3搭配使用可提高玻璃的比彈性模數(shù)。但是，當(dāng)TiO2的含量超過25％時(shí)，則玻璃有很強(qiáng)的分相傾向，而且也有使玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性及均質(zhì)性變差的傾向。添加1％以上的TiO2可大大改善玻璃的高溫溶解性。因此，TiO2的含量應(yīng)在1～25％的范圍，優(yōu)選在2～20％的范圍。
Y2O3是使玻璃的楊氏模量得以提高、結(jié)晶穩(wěn)定性得到提高、耐久性及高溫熔融性得以改善的成分。特別是當(dāng)玻璃中引入了大量的Al2O3時(shí)，為了提高玻璃的彎曲強(qiáng)度及耐沖擊性，Y2O3作為Al2O3的助溶劑顯示了優(yōu)異的效果。例如在玻璃中引入25％以上的Al2O3時(shí)，因添加了Y2O3，所以可制造均質(zhì)的玻璃。但是，因?yàn)閅2O3比較貴，所以，從成本上考慮，少量添加比較好。其次，適量添加Y2O3雖然對提高玻璃的比彈性模數(shù)有很大作用，但是，Y2O3的含量超過17％的話，比重的增加超過了玻璃楊氏模量的增加，因此，對提高玻璃的比彈性模數(shù)不起作用。故，按照Al2O3的引入量不同，Y2O3的含量應(yīng)在0～17％的范圍，優(yōu)選在1～15％的范圍內(nèi)。
CaO是與MgO一塊可使玻璃的剛性及強(qiáng)度得以提高，高溫溶解性可得到改善的成分。對提高玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性和改善玻璃的均質(zhì)性也有用。大量引入對玻璃的楊氏模量提高有很大作用的成分Al2O3時(shí)，為了提高玻璃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、降低高溫粘性、易于溶解，添加CaO比較好，CaO的含量如果超過25％的話，由于提高了玻璃的耐沖擊性和強(qiáng)度，所以，如果是引入大量Al2O3的組成物的話，則不能大量制造具有結(jié)晶穩(wěn)定性的玻璃。因此，CaO的上限含量以25％為宜。為了獲得添加CaO的明顯效果，其含量在2％以上為好。
ZrO2主要是為提高玻璃的耐久性及剛性而添加的成分。少量添加ZrO2時(shí)，有使玻璃耐熱性提高的效果，對玻璃透明消失的結(jié)晶穩(wěn)定性也有提高。但是，ZrO2的含量超過8％的話，則玻璃的高溫溶解性顯著變差，玻璃的表面平滑性也變差，比重增加。因此，ZrO2的含量應(yīng)在8％以下，最宜在6％以下。為了獲得添加ZrO2的明顯效果，ZrO2的含量在0.5％以上為好。
為了謀求玻璃的均質(zhì)性，As2O3和Sb2O3是作為脫泡劑而添加的成分。按照各種玻璃高溫粘性的不同，在玻璃中添加適量的As2O3和Sb2O3或As2O3+Sb2O3，可制得更均勻的玻璃。但是，如果這些脫泡劑的添加量過多的話，因玻璃的比重上升，故比彈性模數(shù)有下降的趨勢，另外，與溶解用的鉑坩堝反應(yīng)，故有使坩堝受損的傾向。因此，其添加量應(yīng)在3％以下，優(yōu)選在2％以下。為了獲得添加這些脫泡劑的明顯效果，其含量最好在0.2％以上。
P2O5、V2O5、B2O3、Cr2O3、ZnO、SrO、NiO、CoO、Fe2O3、CuO等其它的成分，無論哪個(gè)都可在調(diào)節(jié)玻璃的高溫溶解性和物理性能時(shí)添加。例如在玻璃中引入少量的P2O5的話，玻璃的比彈性模數(shù)的變化小，與此相反，由于玻璃的高溫粘性相當(dāng)?shù)?，所以使玻璃的溶解性顯著變好。另外，如果在玻璃中少量添加V2O5、Cr2O3、CuO、CoO等著色劑的話，就會(huì)使玻璃具有吸收紅外線的特性，經(jīng)加熱燈的照射就可有效地對磁性膜進(jìn)行加熱處理。從改善玻璃的高溫溶解性和調(diào)節(jié)玻璃的機(jī)械的、熱的物性的目的出發(fā)，ZnO+SrO+NiO+CoO+FeO+CuO+Fe2O3+Cr2O3+B2O3+P2O5+V2O5的合計(jì)用量在5％以下為宜。
除以上成分外，原料中的雜質(zhì)，例如Fe2O3等及玻璃的澄清劑Cl、F、SO3等，分別含1％以下的話，實(shí)際上不會(huì)損壞本發(fā)明中玻璃應(yīng)有的物性。
其次，使其含有Li2O的時(shí)候，由于玻璃的強(qiáng)度提高了，所以，可用離子交換法進(jìn)行化學(xué)鋼化處理。另一方面，不含Li2O的無堿玻璃的情況下，在由該玻璃組成的基片上形成薄膜時(shí)，就不會(huì)因堿成分?jǐn)U散到基片上的薄膜中帶來不良影響。
玻璃(4)的介紹。
本發(fā)明的玻璃(4)的玻璃組成主要是由為使比彈性模數(shù)變大的組分組成的，比彈性模數(shù)G在36×106Nm/kg以上。因此比彈性模數(shù)G為36×106Nm/kg以上，所以可制得彎曲小的基片。例如，在制作下一代磁記錄介質(zhì)盤所要求的厚度0.43mm或更薄的基片時(shí)，可制得最大彎曲小于1.4μm的基片。其結(jié)果，磁頭的漂浮穩(wěn)定性好，同時(shí)可穩(wěn)定地進(jìn)行記錄再生。為了制得最大彎曲在1.25μm以下的基片，比彈性模數(shù)G最好在37×106Nm/kg以上。另外，隨著薄型化的進(jìn)展，制作厚度在0.38mm或其以下的基片時(shí)，從能制得最大彎曲控制在1.4μm以下的基片的目的出發(fā)，最好用比彈性模數(shù)在42×106Nm/kg以上的玻璃。雖然比彈性模數(shù)越高越好，但是，實(shí)際上使用的約在45×106Nm/kg以下。
再有，本發(fā)明中的玻璃(4)可將表面粗糙度(Ra)做到9埃以下。由于有非常高的表面平滑性，所以磁盤高密度化所要求的磁頭低漂浮性成為可能，由于表面粗糙度(Ra)可達(dá)到9埃以下，所以漂浮性可達(dá)到比以往的低。為了使磁盤進(jìn)一步高密度化，最好將表面粗糙度(Ra)達(dá)到5埃以下。
另外，本發(fā)明中的玻璃(4)是玻璃 轉(zhuǎn)化溫度高于700℃的玻璃。由于玻璃 轉(zhuǎn)化溫度高于700℃，所以除了可減少彎曲外，還可提供比原來基片有高耐熱性的基片，也可提供保磁力等磁特性得以提高的磁盤。
SiO2是作為形成玻璃的網(wǎng)目結(jié)構(gòu)的氧化物而起作用的，它是提高玻璃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性即提高對透明消失的結(jié)晶化穩(wěn)定性的成分。另外，它與Al2O3等中間氧化物搭配可提高玻璃的強(qiáng)度、剛性度等磁記錄介質(zhì)用基片所要求的機(jī)械物性，也可使玻璃的耐熱性提高。但是，作為玻璃的主成分引入的SiO2超過50％的話，CaO-Al2O3-SiO2系氧化物玻璃幾乎不顯示超過36×106Nm/kg的比彈性模數(shù)，所以SiO2的含量在50％以下為宜。另一方面，SiO2的含量低于25％時(shí)，玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性相當(dāng)差，就不能大量地制造穩(wěn)定的玻璃。因此，SiO2的下限為25％。SiO2的含量應(yīng)在25～50％的范圍，優(yōu)選在30～50％的范圍。
Al2O3在玻璃中作為賦予高耐熱性和高耐久性的成分，與SiO2一塊，作為提高玻璃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其剛性度的成分非常重要。特別是將Al2O3取代SiO2引入玻璃中時(shí)，Al2O3進(jìn)入玻璃的骨架中，作為形成骨架的成分，對提高玻璃的楊氏模量和耐熱性效果明顯。也就是說，Al2O3是提高玻璃的楊氏模量、提高耐熱性的不可缺少的成分。但是，當(dāng)Al2O3的含量少于20％時(shí)，就不能充分提高玻璃的楊氏模量。另外，Al2O3的含量超過40％時(shí)，玻璃的高溫熔融性變差，不能制造出均質(zhì)的玻璃，除此而外，玻璃的結(jié)晶化穩(wěn)定性也會(huì)下降。因此，Al2O3的含量應(yīng)在20～40％的范圍，優(yōu)選在21～37％的范圍。
CaO是提高玻璃的剛性及強(qiáng)度，改良高溫溶解性的成分。當(dāng)然，對提高玻璃結(jié)晶化穩(wěn)定性和改善玻璃的均質(zhì)性也有用。特別是在玻璃中大量引入對提高楊氏模量有很大作用的成分Al2O3時(shí)，為提高玻璃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、降低高溫粘性、及便于溶解，添加CaO是必須的。但是，其含量達(dá)不到8％的話，則玻璃的結(jié)晶化穩(wěn)定性顯著下降，與此相反，超過30％的話，玻璃的楊氏模量也有降低的趨勢。因此，CaO的含量應(yīng)在8～30％范圍內(nèi)。最好在10～27％的范圍。
Y2O3是為提高玻璃的楊氏模量、結(jié)晶化穩(wěn)定性、改善耐久性和高溫熔融性而添加的成分。特別是為了提高玻璃的楊氏模量，在玻璃中大量引入Al2O3時(shí)，Y2O3作為Al2O3的助溶劑非常有效。例如在玻璃中引入25％以上的Al2O3時(shí)，由于添加了助溶劑Y2O3，所以可制得均質(zhì)的玻璃。但是，Y2O3比較貴，按照對玻璃特性的要求，用少于15％的量，優(yōu)選用較少的量。但是，Y2O3的含量太少的話，玻璃的高溫溶解性變差，比彈性模數(shù)也會(huì)下降。因此，Y2O3的下限含量以2％為宜。Y2O3的含量應(yīng)在2～15％的范圍，優(yōu)選在3～12％的范圍。
MgO是可使玻璃的剛性及強(qiáng)度提高，并具有改善高溫溶解性效果的成分，對提高玻璃的結(jié)晶化穩(wěn)定性和改善玻璃的均質(zhì)性也有作用，對提高比彈性模數(shù)也有效果，因此，可根據(jù)要求進(jìn)行添加。但是，如果MgO的含量超過了20％的話，則必須的CaO成分就不能多加，玻璃的結(jié)晶化穩(wěn)定性也有下降的趨勢。因此，MgO的上限含量以20％為宜。為了獲得添加MgO的明顯效果，優(yōu)選其含量在5％以上。
TiO2是作為形成玻璃的骨架成分、修飾成分而起作用的，它是降低玻璃的高溫粘性、改善熔融性，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及耐久性的成分。另外，TiO2作為成分引入玻璃中的話，玻璃的比重沒有明顯的增加，相反可大大提高玻璃的楊氏模量。但是，對于CaO-Al2O3-SiO2系氧化物玻璃而定，過多引入TiO2的話，玻璃會(huì)有嚴(yán)重的分相趨勢，而且，玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性及其均質(zhì)性都會(huì)變差。因此，其含量應(yīng)在25％以下，優(yōu)選在20％以下。為了獲得添加TiO2的效果，TiO2的含量以1％以上為宜。
Li2O主要是降低玻璃的高溫粘性，使其易于溶解的成分。特別是Al2O3的含量多的時(shí)候，引入少量的Li2O的話，對玻璃的均質(zhì)化非常有效。但是，其含量過多的話，玻璃的耐久性會(huì)變差，楊氏模量也有變小的傾向。因此，Li2O的含量應(yīng)在15％以下，優(yōu)選在12％以下。為了獲得添加Li2O的明顯效果，優(yōu)選其含量在1.5％以上。
As2O3和Sb2O3是為謀求玻璃的均質(zhì)化而作為脫泡劑添加的成分。按照各種玻璃高溫粘性的不同，添加適量的As2O3和Sb2O3或As2O3+Sb2O3的話就可制得非常均質(zhì)的玻璃。但是，脫泡劑的添加量太多的話，玻璃的比重會(huì)上升，有使比彈性模數(shù)下降的傾向，另外，會(huì)與溶解用的鉑坩堝反應(yīng)，使坩堝損壞。因此，其含量應(yīng)在3％以下，優(yōu)選在2％以下。為了獲得添加這些脫泡劑的明顯效果，優(yōu)選其含量應(yīng)在0.2％以上。
P2O5、V2O5、B2O3、Cr2O3、ZnO、SrO、NiO、CoO、Fe2O3、CuO等其它的成分，無論哪種，都是在調(diào)節(jié)玻璃的高溫溶解性和物性時(shí)添加的成分。例如將少量的P2O5引入玻璃中時(shí)，玻璃的比彈性模數(shù)變化小，相反，玻璃的高溫粘性有明顯降低，對玻璃的易溶解有明顯的效果。另外，在玻璃中少量添加V2O5、Cr2O3、CuO、CoO等著色劑的話，就可使玻璃具有吸收紅外線的特性，通過加熱燈的照射，就可有效地對磁性膜進(jìn)行加熱處理。從調(diào)節(jié)玻璃的機(jī)械及熱性能的目的出發(fā)，ZnO+SrO+NiO+CoO+FeO+CuO+Fe2O3+Cr2O3+B2O3+P2O5+V2O5的合計(jì)用量在5％以下為宜。
除了以上成分外，原料中的雜質(zhì)，如Fe2O3等及玻璃的澄清劑Cl、F、SO3等分別含1％以下的話，實(shí)際上不會(huì)有損本發(fā)明中的玻璃 目的物性。
玻璃(5)的介紹。
本發(fā)明中的玻璃(5)是一種基片用的玻璃，其特征在于楊氏模量為110GPa以上。
如果楊氏模量達(dá)不到110GPa的話，以7200rpm以上的速度使基片旋轉(zhuǎn)時(shí)，則風(fēng)力對基片的彎曲影響變大，磁頭的漂浮性不好，也不能穩(wěn)定地進(jìn)行記錄再生。為了使磁頭具有漂浮穩(wěn)定性，楊氏模量在120GPa以上為好，最好在130GPa以上。雖然楊氏模量越高越好，但實(shí)際應(yīng)用中約在150GPa以下。
本發(fā)明中的玻璃(5)，除了楊氏模量在110GPa以上外，表面粗糙度(Ra)可控制在9埃以下。由于有非常高的表面平滑性，所以使磁盤的高密度化所要求的低漂浮性成為可能，由于可將表面粗糙度(Ra)控制到9埃以下，所以，與以往相比，低漂浮性成為可能。為了使磁盤進(jìn)一步高密度化，優(yōu)選表面粗糙度(Ra)可達(dá)到5埃以下的玻璃。
本發(fā)明中的玻璃(5)除了楊氏模量在110GPa以上，及/或表面粗糙度(Ra)可達(dá)到9埃以下外，是玻璃轉(zhuǎn)化溫度比700℃還高的溫度。由于玻璃轉(zhuǎn)化溫度比700℃高，所以除了使彎曲變輕外，還可提供比原來基片有高耐熱性的基片，提供保磁力等磁特性得以提高的磁盤。
作為具有本發(fā)明中的玻璃(5)的特性的玻璃之具體例子，還可舉出玻璃(6)。這些玻璃必須滿足上述特性、離子半徑小，化學(xué)鍵力強(qiáng)，而且在玻璃結(jié)構(gòu)中填充密度高，成為用由陽離子組成的氧化物玻璃的結(jié)構(gòu)。
玻璃(6)的介紹SiO2是作為形成玻璃的網(wǎng)目結(jié)構(gòu)的氧化物而起作用的，它可提高玻璃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，即提高對透明消失的結(jié)晶化穩(wěn)定性。另外，通過與Al2O3等中間氧化物搭配可提高玻璃的強(qiáng)度、剛性度等磁記錄介質(zhì)用基片所需要的機(jī)械物性，也可提高玻璃的耐熱性。但是，作為玻璃主成分的SiO2，如果超過60％引入玻璃中的話，則對玻璃的耐沖擊性和機(jī)械強(qiáng)度提高有貢獻(xiàn)的成分Al2O3就不能大量引入了。因此，為了制得具有更大楊氏模量的玻璃，SiO2的含量宜控制在60％以下，相反，如果SiO2的含量過少的話，例如不到30％的話，則玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性會(huì)變差，不能大量制得穩(wěn)定的玻璃。因此，SiO2的含量應(yīng)在30～60％的范圍。特別是在32～55％的范圍為好。
Al2O3無論是作為賦予玻璃高耐熱性和高耐久性的成分，還是與SiO2一起作為提高玻璃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其剛性度的成分都是非常重要的。特別是用Al2O3取代SiO2引入玻璃中時(shí)，進(jìn)入玻璃的骨架，作為形成骨架的成分，對提高玻璃的楊氏模量和耐熱性有明顯效果。也就是說，無論是為了提高玻璃的楊氏模量還是為了提高其耐熱性，Al2O3都是不可缺少的成分。如果引入的Al2O3的量超過35％的話，玻璃的高溫熔融性就會(huì)變差，除了制不出均質(zhì)的玻璃外，玻璃的結(jié)晶化穩(wěn)定性也會(huì)下降。因此，其含量應(yīng)為35％以下。特別是在1～30％的范圍為好。
MgO是為提高玻璃的剛性及強(qiáng)度，改善高溫溶解性而引入的成分。MgO對提高玻璃的結(jié)晶化穩(wěn)定性和改善玻璃的均質(zhì)性也有作用。特別是Al2O3作為提高玻璃的楊氏模量有很大貢獻(xiàn)的成分大量引入玻璃中時(shí)，無論是為了提高玻璃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還是為了降低高溫粘性，使其易于溶解，MgO都是非常重要的成分。但是，如果引入玻璃中的MgO超過40％的話，則在為提高玻璃的耐沖擊性和強(qiáng)度而大量引入Y2O3和Al2O3的玻璃中，就得不到批量生產(chǎn)的結(jié)晶的穩(wěn)定性。因此，MgO的含量在0～40％的范圍合適。特別是，MgO含量在5～35％的范圍最好。
Y2O3、La2O3、CeO2、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3等稀土金屬氧化物是為提高玻璃的楊氏模量和結(jié)晶穩(wěn)定性、改善耐久性和高溫熔融性而添加的成分。特別是為提高玻璃的彎曲強(qiáng)度和耐沖擊性而往玻璃中引入大量的Al2O3時(shí)，作為Al2O3的助溶劑的稀土金屬氧化物的作用是不可忽視的。例如，在玻璃中引入20％以上的Al2O3時(shí)，Y2O3就是制作均質(zhì)玻璃的不可缺少的成分。但是，因?yàn)橄⊥两饘傺趸锸莾r(jià)格較貴的物質(zhì)，所以，按照所要求的楊氏模量，盡量少地引入稀土金屬氧化物為好。另外，稀土金屬氧化物的添加量過多的話，雖然玻璃的楊氏模量增加了，但是，比重也增大。相反，往玻璃中引入適量的稀土金屬氧化物的話，則會(huì)對提高玻璃的楊氏模量有很大貢獻(xiàn)。因此，按照作為磁盤基片使用的玻璃所要求的楊氏模量，稀土金屬氧化物的合計(jì)含量應(yīng)在1～27％的范圍。優(yōu)選稀土金屬氧化物的合計(jì)含量在2～20％的范圍。
Li2O是改善玻璃高溫溶解性的非常有用的成分。少量引入Li2O的話，雖然玻璃的楊氏模量沒有太大的變化，但有大幅度降低比重的優(yōu)點(diǎn)。另外，即使是少量引入Li2O的玻璃，經(jīng)離子交換，也能進(jìn)行化學(xué)鋼化，這對制造高強(qiáng)度的玻璃有利。但是，Li2O的引入量過多的話，玻璃的結(jié)晶化穩(wěn)定性就有下降的趨勢。因此，Li2O的引入量應(yīng)在20％以下，優(yōu)選在15％以下。從獲得Li2O的添加效果的目的出發(fā)，Li2O的含量適宜在2％以上。
另外，從提高玻璃的結(jié)晶化穩(wěn)定性，改善玻璃的均質(zhì)性、耐久性及高溫熔融性等目的出發(fā)，Li2O+MgO+Y2O3+La2O3+CeO2+Pr2O3+Nd2O3+Sm2O3+Eu2O3+Gd2O3+Tb2O3+Dy2O3+Ho2O3+Er2O3+Tm2O3+Yb2O3的量大于25％為宜。
TiO2是既作為形成玻璃的骨架成分又作為修飾成分而起作用的，它是降低玻璃的高溫粘性、改善熔融性，增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其耐久性。其次，TiO2作為成分引入玻璃中的話，玻璃的比重不大增加，相反，玻璃的楊氏模量卻可大大提高。特別是對于引入大量的MgO和Al2O3的玻璃來說，非常期待著TiO2的引入可使玻璃的高溫溶解性及結(jié)晶穩(wěn)定性提高，通過與Al2O3的搭配提高玻璃的楊氏模量。但是，過多引入TiO2的話，玻璃的分相傾向強(qiáng)，并且有使玻璃的結(jié)晶化穩(wěn)定性及均質(zhì)性下降的危險(xiǎn)。因此，TiO2的含量應(yīng)在20％以下。優(yōu)選15％以下。從獲得添加TiO2的效果的目的出發(fā)，TiO2的含量應(yīng)在2％以上。
ZrO2主要是為提高玻璃的耐久性及剛性而添加的成分。少量添加ZrO2的話，有提高玻璃耐熱性的效果，也可提高玻璃對透明消失的結(jié)晶化穩(wěn)定性。但是，如果引入的ZrO2的量超過8％的話，則玻璃的高溫溶解就會(huì)顯著下降，玻璃的表面平滑性也會(huì)變差，比重也會(huì)增加。因此，ZrO2的含量優(yōu)選在8％以下，更優(yōu)選6％以下。從ZrO2的添加效果出發(fā)，ZrO2的含量在0.5％以上為宜。
CaO、ZnO、NiO及Fe2O3主要是為改善玻璃的高溫熔融性、結(jié)晶穩(wěn)定性而引入的成分。這些成分陽離子半徑大，與MgO混合引入玻璃中的話，有提高結(jié)晶化穩(wěn)定性的效果。但是，引入量過多的話，則有玻璃的比重增加，楊氏模量下降的趨勢。因此，CaO、ZnO、NiO及Fe2O3的合計(jì)含量優(yōu)選在15％以下，更優(yōu)選在12％以下。為了獲得這些成分的添加效果，其合計(jì)含量應(yīng)在1％以上。
為了謀求玻璃的均質(zhì)性，As2O3和Sb2O3是作為脫泡劑而添加的成分。按照對各種玻璃高溫粘性的需要，在玻璃中添加適量的As2O3和/或Sb2O3的話，可制得非常均質(zhì)的玻璃。但是，這些脫泡劑的添加量過多的話，則有玻璃的比重上升、楊氏模量下降的趨勢，而且有與溶解用鉑坩堝反應(yīng)，使坩堝損壞的危險(xiǎn)。因此，As2O3+Sb2O3的添加量優(yōu)選在2％以下，更優(yōu)選在1.5％以下。
SrO、CoO、FeO、CuO、Cr2O3、B2O3、P2O5、V2O5等成分，無論哪種，都是在調(diào)節(jié)玻璃的高溫溶解性或物性時(shí)添加的成分。例如，在玻璃中少量引入P2O5的話，則玻璃的楊氏模量變化小，相反，由于玻璃的高溫粘性顯著下降，所以有使玻璃非常易于溶解的效果。另外，在玻璃中添加少量的V2O5、Cr2O3、CuO、CoO等著色劑的話，就可使玻璃具有吸收紅外線的特性，經(jīng)加熱燈的照射，就可有效地對磁性膜進(jìn)行加熱處理。從改善玻璃的高溫溶解性和調(diào)節(jié)玻璃的機(jī)械的、熱的物性的目的出發(fā)，ZnO+SrO+NiO+CoO+FeO+CuO+Cr2O3+B2O3+P2O5+V2O5的合計(jì)用量在8％以下為宜。
除了以上的基本成分外，原料中的雜質(zhì)，例如，Cl、F、SO3等玻璃的澄清劑分別含1％以下的話，并不損害本發(fā)明中玻璃組成物的主旨。
玻璃(7)～(9)共同事項(xiàng)的說明在本發(fā)明的SiO2-Al2O3-RO體系的玻璃中，玻璃的基本成分之一的SiO2是作為形成網(wǎng)目結(jié)構(gòu)的氧化物而起作用的，它對提高玻璃結(jié)構(gòu)的結(jié)晶化穩(wěn)定性有用。優(yōu)選SiO2的含量在25～55mol/％。如果在25mol％以下的話，玻璃的結(jié)晶化穩(wěn)定性會(huì)變差，大量穩(wěn)定地生產(chǎn)玻璃很困難。另外，超過55mol％的話，玻璃的比彈性模數(shù)和楊氏模量會(huì)急劇下降。所以，更優(yōu)選是30～50mol％。
作為二價(jià)金屬氧化物RO可以用MgO、CaO、ZnO、NiO等，但不只限于這些。
其次，為了使玻璃的比彈性模數(shù)和楊氏模量提高，從TiO2及ZrO2中可再選一種加入為好。這時(shí)，TiO2和/或ZrO2的合計(jì)用量為5mol％以上，可得到提高比彈性模數(shù)及楊氏模量的效果。TiO2使玻璃的比重不大增加，而可使楊氏模量提高。但是，含得太多的話，玻璃的分相傾向嚴(yán)重，并且有使玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性及均質(zhì)性變差的危險(xiǎn)，所以，優(yōu)選其含量在25mol％以下。更優(yōu)選在20mol％以下。優(yōu)選ZrO2的含量控制在8mol％以下。超過8％的話，玻璃的高溫溶解性顯著變差，表面平坦性也變差，比重也會(huì)增加。因此，優(yōu)選6mol％以下。
為了提高玻璃的溶解性，也可加入Li2O。但是，加入太多的話，因楊氏模量有變小的趨勢，所以少量(例如2mol％以下)添加為好。另外，含Li2O時(shí)，為提高玻璃的強(qiáng)度，可通過離子交換進(jìn)行化學(xué)鋼化處理。另一方面，不含Li2O的無堿玻璃，在由該玻璃制作的基片上形成薄膜時(shí)，可防止堿成分?jǐn)U散到基片上的薄膜中帶來不良的影響。
為提高玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性等可加入B2O3、P2O5、V2O5、GeO2、Ga2O3、HfO2等。
作為為謀求玻璃均質(zhì)化的脫泡劑也可少量(例如3mol％以下)添加As2O3、Sb2O3等。另外，為調(diào)節(jié)玻璃的高溫溶解性和物性也可添加ZnO、SrO、NiO、CoO、Fe2O3、CuO、Cr2O3、B2O3、P2O5、V2O5等。在玻璃中因少量添加V2O5、Cr2O3、CuO、CoO等著色劑，可使玻璃具有吸收紅外線的特性，經(jīng)加熱燈的照射，可有效地對磁性層進(jìn)行加熱處理。
玻璃(7)的說明玻璃(7)含20mol％以上的Al2O3。在SiO2-Al2O3-RO體系的玻璃中，越增加Al2O3的含量越會(huì)提高比彈性模數(shù)。因而，Al2O3的含量為20mol％以上的話，則就比以往作為信息記錄介質(zhì)用的基片的玻璃有更大的比彈性模數(shù)，例如可制得具有38×106Nm/kg以上的比彈性模數(shù)的玻璃。Al2O3上限的含量優(yōu)選是40mol％。Al2O3比40mol％多的話，則玻璃就有高溫熔融性變差及得不到結(jié)晶化穩(wěn)定性的危險(xiǎn)。Al2O3的含量在20mol％以上的話，作為RO可用從MgO及CaO中選擇的至少一種。在含Al2O3多的情況下，這些成分作為玻璃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定化和降低高溫粘性，使其易于溶解的成分是有效的。但是，這些成分含量太多的話，就會(huì)有損壞玻璃結(jié)晶穩(wěn)定性的可能性。因此，MgO+CaO在15～40mol％的范圍為宜。
玻璃(8)的說明玻璃(8)含有作為RO的MgO 20mol％以上。在SiO2-Al2O3-RO體系的玻璃中，越增加MgO的含量，比彈性模數(shù)越高。因而，MgO的含量在20mol％以上的話，則就比以往作為信息記錄介質(zhì)用的基片的玻璃有更大的比彈性模數(shù)，例如可制得具有38×106Nm/kg以上的比彈性模數(shù)的玻璃。MgO的上限含量以45mol％為好。MgO的含量比45mol％多的話，就有得不到玻璃結(jié)晶穩(wěn)定性的危險(xiǎn)。所以，MgO的含量優(yōu)選在在20～40mol％的范圍。
MgO的含量在20mol％以上時(shí)，Al2O3優(yōu)選為5～40mol％。Al2O3比5mol％少的話，有損壞玻璃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的可能性，超過40mol％的話，則有玻璃高溫熔融性變差及得不到結(jié)晶穩(wěn)定性的危險(xiǎn)。
作為RO，除MgO外，也可含CaO。CaO主要是對改善玻璃的高溫熔融性、結(jié)晶穩(wěn)定性起作用的。但是，CaO的含量過多的話，則有使玻璃的比彈性模數(shù)下降的可能性。因此，優(yōu)選CaO的含量在27mol％以下。
玻璃(9)的說明玻璃(9)含有Y2O3。在SiO2-Al2O3-RO體系的玻璃中，通過使其含有Y2O3，可提高比彈性模數(shù)。優(yōu)選Y2O3的含量在0.5～17mol％的范圍。Y2O3可使楊氏模量提高，其結(jié)果，也可使比彈性模數(shù)提高，但是，其含量為0.5mol％的話，其效果難以體現(xiàn)，另一方面，Y2O3使楊氏模量提高的同時(shí)比重也增加，因此，其含量達(dá)到一定值后，比彈性模數(shù)的增加就達(dá)到最大。即，Y2O3的含量超過17mol％的話，則它對比彈性模數(shù)的增加就不起作用了。再有，因Y2O3價(jià)高，所以，控制盡少的用量為好。
在SiO2～Al2O3-RO體系的玻璃中，不管Al2O3和作為RO的MgO的含量多少，都可得到Y(jié)2O3的添加效果，在上述本發(fā)明的含20mol％以上Al2O3的玻璃中及含20mol％以上的MgO的玻璃中也可添加Y2O3。特別是在含20mol％以上的Al2O3的玻璃中，添加Y2O3，在提高比彈性模數(shù)的同時(shí)，也有改善玻璃高溫熔融性的效果。
玻璃(10)的說明玻璃(10)是一種信息記錄介質(zhì)用的玻璃，其特征是含有3～30mol％的從Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、Mo、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Hf、Ta及W的元素群中選出的一種或二種以上的金屬的氧化物。
如上所述，Y和Ti的氧化物對提高楊氏模量有貢獻(xiàn)，然而，采用這些物質(zhì)介電常數(shù)高，引入玻璃中的話，是基于本發(fā)明的研究者們?nèi)缦碌睦碚撍伎?，即通過采用可提高玻璃的填充密度的物質(zhì)來提高玻璃的楊氏模量。同樣，通過適當(dāng)引入可提高玻璃填充密度的上述所列金屬的氧化物3～30mol％，可制得較高楊氏模量(例如90GPa以上)的玻璃。這樣的玻璃非常適合制作磁盤等信息記錄介質(zhì)用的基片。上述金屬氧化物的引入量達(dá)不到3mol％時(shí)，玻璃楊氏模量的提高就不充分，這不理想。另外，上述金屬氧化物的導(dǎo)入量超過30mol％時(shí)，其效果雖然隨金屬種類的不同而不同，但因會(huì)使玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性及均質(zhì)性變差，或比重增加，比彈性模數(shù)下降，所以也不理想。上述金屬氧化物的下限引入量，從提高楊氏模量的目的出發(fā)，優(yōu)選5mol％，更優(yōu)選是10mol％。另外，上述金屬氧化物的上限引入量，從玻璃的結(jié)晶穩(wěn)定性及均質(zhì)性以及比彈性模數(shù)方面考慮，優(yōu)選是25mol％，更優(yōu)選為20mol％。
信息記錄介質(zhì)用基片的說明本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)用基片的特征是由上述本發(fā)明中的玻璃(1)～(10)的無論哪種而制得的。作為信息記錄介質(zhì)，可舉例如磁記錄介質(zhì)、作為磁記錄介質(zhì)可列舉如硬盤等磁盤?；某叽绾托螤?，可根據(jù)用途來決定。本發(fā)明的基片又一個(gè)特征是具有很好的表面平滑性，所謂很好的表面平滑性，具體地說是指表面粗糙度(Ra)在9以下，優(yōu)選在5以下。基片的表面平滑性可降低作磁盤使用時(shí)，磁頭和磁盤之間的間隔，具有可提高記錄密度的優(yōu)點(diǎn)。
制造方法的說明本發(fā)明的玻璃及玻璃基片的制造方法并沒有特別的限制，可采用眾所周知的各種玻璃的制造方法進(jìn)行制造。例如，高溫熔融法，即，將規(guī)定比例的玻璃原料在空氣中或惰性氣體氣氛中熔解，用氣泡法(バブリング)或添加脫泡劑或攪拌等方法，將玻璃均質(zhì)化，由眾所周知的擠壓法或向下牽伸成形等方法，可制得片狀玻璃。然后，進(jìn)行磨、拋光等加工，可制成所希望的尺寸、形狀的磁記錄介質(zhì)用基片。在拋光工序中，因由研磨及氧化鈰等研磨粉進(jìn)行拋光加工，所以，表面粗糙度(Ra)可達(dá)到9，最好可達(dá)到如3～5的范圍。
由于本發(fā)明中的玻璃具有優(yōu)異的耐熱性、表面平滑性、化學(xué)耐久性、光學(xué)性質(zhì)及機(jī)械強(qiáng)度，所以，非常適宜用作磁盤等信息記錄介質(zhì)用基片或光磁盤用玻璃基片或光盤等的電子光學(xué)用玻璃基片以及作為下一代LCD所期望的低溫多晶硅液晶顯示裝置用的耐熱性基片或電工、電子零件用的玻璃基片。
磁盤的說明下面介紹在由上述本發(fā)明的玻璃所制得的基片的主表面上至少形成了磁性層的磁盤(硬盤)。
除了磁性層以外，從功能面說起，還可舉出如底層、保護(hù)層、潤滑層、凹凸控制層等，可根據(jù)需要形成。其中各層的形成可利用各種薄膜的成形技術(shù)。
磁性層的材料并無特別限制。作為磁性層可列舉如除Co類外，還有鐵酸鹽類、鐵-稀土類等。磁性層無論做成水平磁記錄的還是垂直磁記錄的磁性層都可以。
作為磁性層具體地說可舉出如以Co為主成分的Copt、CoCr、CoNi、CoNiCr、CoCrTa、CoPtCr或CoNiCrPt、CoNiCrTa、CoCrPtTa、CoCrPtSiO等磁性薄膜。另外，也可做成將磁性層用非磁性層分開，謀求降低噪音的多層結(jié)構(gòu)。
在磁性層中的底層，可按磁性層的需要進(jìn)行選擇。作為底層可列舉如從Cr、Mo、Ta、Ti、W、V、B、Al等非磁性金屬中選擇至少一種以上的材料，或者由它們的金屬氧化物、氮化物、碳化物等形成的底層等。以Co為主成分的磁性層的情況下，從提高磁特性的目的出發(fā)，優(yōu)選用Cr單質(zhì)或Cr合金。底層不只限于單層，也可做成由相同的或不同的層集成而成的多層結(jié)構(gòu)。例如可列舉Al/Cr/CrMo、Al/Cr/Cr等多層的底層等。
另外，為了防止磁頭和磁盤吸附，也可在基片和磁性層之間或磁性層上部設(shè)置凹凸控制層。通過設(shè)置這種凹凸控制層，因可適當(dāng)調(diào)整磁盤的表面粗糙度，所以。磁頭和磁盤就不會(huì)吸附，可制得可靠性高的磁盤。凹凸控制層的材料及形成方法已知的有多種，并無特別限制。例如，作為凹凸控制層的材料可列舉從Al、Ag、Ti、Nb、Ta、Bi、Si、Zr、Cr、Cu、Au、Sn、Pd、Sb、Ge、Mg等中選擇的至少一種以上的金屬或它們的合金、或它們的氧化物、氮化物、碳化物等組成的底層等。從易于形成的目的出發(fā)，期待著以Al單質(zhì)或Al合金、氧化鋁、氮化鋁的以Al作主成分的金屬。
其次，如果考慮磁頭的靜摩擦力的話，優(yōu)選形成的曲凸層的表面粗糙度為Rmax＝50～300埃。更優(yōu)選的范圍為Rmax＝100～200埃。Rmax達(dá)不到50埃時(shí)，由于磁盤表面接近平坦，所以，磁頭與磁盤吸附，磁頭或磁盤就會(huì)被擦傷，由于吸附也會(huì)引起磁頭壓碎，所以不理想。另外，Rmax超過300埃時(shí)，下滑高度變大，引起記錄密度下降，故也不理想。
另外，不設(shè)置凹凸控制層，在玻璃基片表面上，用腐蝕處理或激光照射等手段使其帶上凹凸痕，或進(jìn)行網(wǎng)紋處理也可以。
作為保護(hù)層可列舉如Cr膜、Cr合金膜、碳膜、氧化鋯膜、二氧化硅膜等。這些保護(hù)膜，與底層、磁性層等一起，用直接插入型噴鍍裝置等可連續(xù)形成。其次，這些保護(hù)膜既可做成單層，也可由相同或不同的膜形成多層結(jié)構(gòu)。
在上述的保護(hù)層上或代替上述保護(hù)層，形成其它的保護(hù)層也可以。例如，在用醇類溶劑稀釋的四烷氧基硅烷中，分散膠體二氧化硅微粒，將其涂布在上述保護(hù)層上，然后煅燒形成氧化硅(SiO2)膜也可以。這時(shí)，具備了保護(hù)膜和凹凸控制層的兩個(gè)功能。
作為潤滑層雖有各種各樣的提案，但是，一般來說，是將液體潤滑劑全氟聚醚用氟代烴類等溶劑稀釋，由浸涂法、旋轉(zhuǎn)涂布法、噴涂法涂布在介質(zhì)表面上，按照需要進(jìn)行加熱處理而形成的。
實(shí)例下面用實(shí)例進(jìn)一步介紹本發(fā)明。
本發(fā)明中的玻璃(1)～(4)的實(shí)施例，即實(shí)施例1～61的玻璃組成以mol％表示列于表1～5中。本發(fā)明中的玻璃(5)～(6)的實(shí)施例，即實(shí)施例100～190的玻璃組成以mol％表示列于表6～13中。本發(fā)明中的玻璃(7)～(9)的實(shí)施例，即實(shí)施例200～209的玻璃組成以mol％表示列于表14中。另外，這些實(shí)施例幾乎也是玻璃(10)的實(shí)施例。
作為溶解這些玻璃時(shí)的起始原料使用SiO2、Al2O3、Al(OH)3、MgO、CaCO3、Y2O3、TiO2、ZrO2、Li2CO3等，按照表1～14中所示的規(guī)定比例稱量250～300g，充分混合配料，將其放入鉑坩堝中，1550℃下、空氣中，3～5小時(shí)使玻璃溶解。熔融后，將玻璃的熔融液體流入尺寸為180×15×25mm或φ67mm×5mm的石墨模具中，放置冷卻到玻璃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度后，立即放入退火爐中，在玻璃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)約1小時(shí)，在退火爐中放置冷卻到室溫。制得的玻璃用顯微鏡觀察沒有結(jié)晶析出。
將180×15×25mm尺寸的玻璃研磨到100×10×10mm，10×10×20mm的尺寸后，供作測定楊氏模量、比重、DSC的樣品。將φ67mm×厚5mm的圓形玻璃研磨成φ65×厚0.5mm的尺寸，供作測定表面粗糙度的樣品。DSC的測定是將10×1×20mm的片狀玻璃磨成150目的粉末，稱量50mg，放入鉑皿中，用MAC-3300型DSC裝置進(jìn)行測定。楊氏模量是用100×10×10mm的樣品用超聲波法進(jìn)行測定。
對實(shí)例1～61的玻璃進(jìn)行測定，得到的表面粗糙度、比重、楊氏模量、比彈性模數(shù)及玻璃 轉(zhuǎn)化溫度的數(shù)據(jù)與玻璃的組成一起列于表1～5中。
其次，將制得的玻璃切成盤狀，用氧化鈰將主表面進(jìn)行拋光加工，制得外圓半徑為32.5mm、內(nèi)圓半徑為10.0mm、厚度為0.43mm的磁盤用基片。制得的基片的彎曲度的測定結(jié)果也列于表1～5中。
對實(shí)例100～190的玻璃進(jìn)行測定，得到的表面粗糙度、楊氏模量及玻璃轉(zhuǎn)化溫度的數(shù)據(jù)與玻璃的組成一起列于表6～13中。
對實(shí)例200～209的玻璃進(jìn)行測定，得到的表面粗糙度、比重、楊氏模量及比彈性模數(shù)的數(shù)據(jù)與玻璃的組成一起列于表14中。
為了進(jìn)行比較，將特開平1-239036號公布的離子變換玻璃基片和特開平7-187711號公報(bào)中記載的玻璃基片分別作為比較例1、2，表5及表13中記載了其組成和特性。
表1(mol％
<p>表3(mol％)
表4 (mol％)
表5(mol％
<p>表7(mol％)
表8 (mol％)
表10 (mol％
<p>表12 (mol％)
表13 (mol％)
表14 (mol％)
由表1～表14可清楚地知道，因?yàn)閷?shí)例1～61、100～190及200～209中的玻璃，其玻璃轉(zhuǎn)化溫度高，所以，即使進(jìn)行所要求的熱處理(一般在700℃以下)，也有足夠的耐熱性。特別是由于楊氏模量及/或比彈性模數(shù)等玻璃的強(qiáng)度特性大，作為磁記錄介質(zhì)用基片使用時(shí)，該玻璃基片即使高速旋轉(zhuǎn)，也很難使基片翹曲和不均勻，也與基片的進(jìn)一步薄型化相適應(yīng)。其次，這些玻璃的表面粗糙度(Ra)可研磨到5埃以下，因有優(yōu)異的平坦性，所以可謀求磁頭的低漂浮性。另外，實(shí)例1～61的玻璃彎曲度也小。因此，本發(fā)明的玻璃作為磁記錄介質(zhì)用的玻璃基片是有用的。
與此相反，比較例1的化學(xué)鋼化的玻璃基片，表面平滑性及平坦性上是優(yōu)異的，但在耐熱性和比彈性模數(shù)等的強(qiáng)度特性上與本發(fā)明的玻璃基片比較相當(dāng)差。因此，制造磁記錄介質(zhì)時(shí)，為得到高保磁力而對磁性層進(jìn)行的熱處理就不能充分，所以得不到具有高保磁力的磁記錄介質(zhì)。另外，如果是具有30×106Nm/kg左右的小的比彈性模數(shù)的玻璃的話，因基片的翹曲和彎曲度就大，所以與薄型化不能相適應(yīng)。
比較例2的結(jié)晶玻璃基片在比彈性模數(shù)和平滑性上比本發(fā)明的玻璃差。特別是由于大的晶粒的存在，基片的平滑性受損，所以不能進(jìn)行高密度記錄。
本發(fā)明的玻璃因有高的楊氏模量、高比彈性模數(shù)、高耐熱性、所以作為磁盤用基片非常有用。硬盤的制造方法如圖1所示，磁盤1是在用上述實(shí)例1中的玻璃制成的玻璃基片2上，順次形成凹凸控制層3、底層4、磁性層5、保護(hù)層6、潤滑層7而制得的。
如果就各層進(jìn)行具體地介紹的話，基片1是對外圓半徑為32.5mm、內(nèi)圓半徑為10.0mm、厚度為0.43mm的圓片表面進(jìn)行加工制得的，將其兩個(gè)主表面精磨到表面粗糙度Ra＝4埃、Rmax＝40埃。
凹凸控制層是平均粗糙度為50埃、表面粗糙度Rmax為150埃、含氮量為5～35％的AlN的薄膜。
底層是厚度約為600埃的CrV的薄膜，組成比為Cr83at％、V17at％。
磁性層是厚度約為300埃的CoPtCr的薄膜，組成比為Co76at％、Pt6.6at％、Cr17.4at％。
保護(hù)層是厚度約為100埃的石墨薄膜。
潤滑層是用旋轉(zhuǎn)涂布法將由全氟聚醚組成的潤滑層涂布在石墨保護(hù)層上，形成的厚度為8埃的涂層。
下面介紹磁盤的制造方法。
首先，將實(shí)例1中制造的玻璃，對外圓半徑為32.5mm、內(nèi)圓半徑為10.0mm、厚度為0.5mm的園片表面進(jìn)行研磨加工，使其兩個(gè)主表面的表面粗糙度精磨到Ra＝4埃、Rmax＝40埃，制得磁盤用的玻璃基片。
接著，將上述玻璃基片放到基片支撐臺上后，送入直接插入型噴鍍作業(yè)室中。然后將放置了玻璃基片的支撐臺送入Al靶被腐蝕的第一燃燒室中，在4mtorr壓力、基片溫度350℃、Ar+N2氣體氣氛(N2＝4％)中進(jìn)行噴鍍。其結(jié)果，在玻璃基片上制得表面粗糙度Rmax＝150埃、膜厚為50埃的AlN薄膜(形成凹凸層)。
接著，將放置著已形成AlN膜的玻璃基片的支撐臺連續(xù)順序送入設(shè)置了CrV(Cr83at％、V17at％)靶的第二燃燒室、設(shè)置了CoPtCr(Co76at％、Pt6.6at％、Cr17.4at％)靶的第三燃燒室中，使其在基片上成膜。這些膜是在2mtorr壓力、基片溫度350℃、Ar氣氛中噴鍍，制得膜厚約為600埃的CrV底層、膜厚約為300埃的CoPtCr磁性層。
然后將形成了凹凸控制層、底層、磁性層的層合體送入設(shè)置了為進(jìn)行加熱處理的加熱器的第四燃燒室中，這時(shí)，在Ar氣氣氛(壓力2mtorr)中，于第四燃燒室內(nèi)進(jìn)行熱處理。
將上述基片送入設(shè)置了石墨靶的第五燃燒室中，除了在Ar+H2氣體(H2＝6％)氣氛中成膜以外，在與上述CrV底層及CoPtCr磁性層相同的成膜條件下，制得膜厚約為100埃的石墨保護(hù)層。
最后，將形成了石墨保護(hù)層的基片，從上述直接插入型噴鍍裝置上取出，然后，在該石墨保護(hù)層的表面上，由浸涂法涂布全氟聚醚，形成8埃厚的潤滑層，制得磁盤。
以上，雖然列舉了優(yōu)選實(shí)例介紹了本發(fā)明，但是，本發(fā)明不只限于上述實(shí)例。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性因?yàn)槭褂昧吮景l(fā)明的玻璃，所以可提供具有36×106Nm/kg以上高比彈性模數(shù)或110GPa以上大的楊氏模量及700℃以上的高轉(zhuǎn)化溫度(高耐熱性)，優(yōu)異的表面平滑性(表面粗糙度Ra＜9埃)的而且強(qiáng)度大的玻璃基片。另外，由于本發(fā)明的玻璃耐熱性優(yōu)異，所以在基片不變形的情況下，可進(jìn)行為提高磁膜特性所需的熱處理，由于平坦性優(yōu)異，所以可使磁頭達(dá)到低漂浮即可進(jìn)行高密度記錄，由于比彈性模數(shù)及強(qiáng)度大，所以，可使磁盤薄型化，與此同時(shí)也可避免磁盤的破損。由于可比較穩(wěn)定地制得玻璃，工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)也容易，所以可期待著生產(chǎn)價(jià)廉的下一代磁記錄介質(zhì)用的基片玻璃。
權(quán)利要求
1.一種基片用的玻璃，其特征在于比彈性模數(shù)G為36×106Nm/kg以上。
2.權(quán)利要求1中記載的玻璃，其特征在于能將表面粗糙度(Ra)做到9以下。
3.權(quán)利要求1或2中記載的玻璃，其轉(zhuǎn)化溫度高于700℃。
4.一種玻璃，其特征在于，作為構(gòu)成玻璃的氧化物具有用mol％表示的如下組成25～52％的SiO2、5～35％的Al2O3、15～45％的MgO、0～17％的Y2O3、0～25％的TiO2、0～8％的ZrO2、1～30％的CaO，這里Y2O3+TiO2+ZrO2+CaO為5～30％，B2O3+P2O5為0～5％，而且比彈性模數(shù)在36×106Nm/kg以上。
5.權(quán)利要求4中記載的玻璃，它還含有0～3％的As2O3+Sb2O3及0～5％的ZnO+SrO+NiO+CoO+FeO+CuO+Fe2O3+Cr2O3+B2O3+P2O5+V2O5。
6.一種玻璃，其特征在于，作為構(gòu)成玻璃的氧化物具有用mol％表示的如下組成25～50％的SiO2、10～37％的Al2O3、5～40％的MgO、1～25％的TiO2，且比彈性模數(shù)在36×106Nm/kg以上。
7.權(quán)利要求6中記載的玻璃，它還含有0～17％的Y2O3、0～8％的ZrO2、0～25％的CaO、0～3％的As2O3+Sb2O3、及0～5％的ZnO+SrO+NiO+CoO+FeO+CuO+Fe2O3+Cr2O3+B2O3+P2O5+V2O5。
8.一種玻璃，其特征在于，作為構(gòu)成玻璃的氧化物具有用mol％表示的如下組成25～50％的SiO2、20～40％的Al2O3、8～30％的CaO、2～15％的Y2O3，且比彈性模數(shù)在36×106Nm/kg以上。
9.權(quán)利要求8中記載的玻璃，它還含有0～20％的MgO、0～25％的TiO2、0～12％的Li2O、0～3％的As2O3+Sb2O3、及0～5％的ZnO+SrO+NiO+CoO+FeO+CuO+Fe2O3+Cr2O3+B2O3+P2O5+V2O5。
10.權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)中記載的玻璃，其特征在于楊氏模量達(dá)110GPa以上。
11.一種基片用玻璃，其特征在于，楊氏模量在110GPa以上。
12.權(quán)利要求11中記載的玻璃，其特征在于，可將表面粗糙度(Ra)做到9以下。
13.權(quán)利要求11或12中記載的玻璃，其特征在于，轉(zhuǎn)化溫度高于700℃。
14.一種玻璃，其特征在于，作為構(gòu)成玻璃的氧化物具有用mol％表示的如下組成30～60％的SiO2、0～35％的Al2O3、0～40％的MgO、0～20％的Li2O、0～27％的Y2O3、0～27％La2O3、0～27％的CeO2、0～27％的Pr2O3、0～27％的Nd2O3、0～27％的Sm2O3、0～27％的Eu2O3、0～27％的Gd2O3、0～27％的Tb2O3、0～27％的Dy2O3、0～27％的Ho2O3、0～27％的Er2O3、0～27％的Tm2O3、0～27％的Yb2O3，這里Y2O3+La2O3+CeO2+Pr2O3+Nd2O3+Sm2O3+Eu2O3+Gd2O3+Tb2O3+Dy2O3+Ho2O3+Er2O3+Tm2O3+Yb2O3為1～27％、Li2O+MgO+Y2O3+La2O3+CeO2+Pr2O3+Nd2O3+Sm2O3+Eu2O3+Gd2O3+Tb2O3+Dy2O3+Ho2O3+Er2O3+Tm2O3+Yb2O3＞25％，且楊氏模量在110GPa以上。
15.權(quán)利要求14中記載的玻璃，它還含有0～20％的TiO2、0～8％的ZrO2、這里TiO2+ZrO2為0～20％、0～15％的CaO、0～15％的ZnO、0～15％的NiO、0～15％的Fe2O3，這里CaO+ZnO+NiO+Fe2O3為0～15％。
16.權(quán)利要求14或15中記載的玻璃，它還含有0～2％的As2O3+Sb2O3、0～8％的B2O3+P2O5+Nb2O5+V2O5+Cr2O3+Ga2O3+CoO+SrO+BaO+FeO+CuO+MnO+Na2O+K2O。
17.權(quán)利要求14～16中任一項(xiàng)中記載的玻璃，其特征在于比彈性模數(shù)G在36×106Nm/kg以上。
18.權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)中記載的玻璃，它是磁盤基片用的玻璃。
19.一種材料，其特征在于它是由SiO2-Al2O3-RO體系(但，R為二價(jià)金屬)的玻璃所形成的，是用作信息記錄介質(zhì)用基片的材料，且上述的玻璃含20mol％以上的Al2O3。
20.一種材料，其特征在于它是由SiO2-Al2O3-RO體系(但，R為二價(jià)金屬)的玻璃所形成的，是用作信息記錄介質(zhì)用基片的材料，且上述玻璃中作為RO是含20mol％以上的MgO。
21.一種材料，其特征在于它是由SiO2-Al2O3-RO體系(但，R為二價(jià)金屬)的玻璃所形成的，是用作信息記錄介質(zhì)用基片的材料，且上述玻璃中還含有Y2O3。
22.權(quán)利要求21中記載的材料，該材料中含有0.5～17mol％的Y2O3。
23.權(quán)利要求19-22中任一項(xiàng)中記載的材料，其特征在于它含有TiO2及ZrO2中的任一個(gè)或二個(gè)都含。
24.一種信息記錄介質(zhì)用基片，其特征在于，它由權(quán)利要求19～23中任一項(xiàng)中記載的材料所組成。
25.一種信息記錄介質(zhì)用玻璃，其特征是含3～30mol％的金屬氧化物，且這些金屬是從Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、Mo、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Hf、Ta及W組成的金屬群中選擇的一種或二種以上的金屬。
26.權(quán)利要求24中記載的玻璃，其特征在于楊氏模量為90GPa以上。
27.一種信息記錄介質(zhì)用基片，其特征在于，它是由權(quán)利要求25或26中記載的玻璃做成的。
28.信息記錄介質(zhì)是磁盤的權(quán)利要求24或27中記載的基片。
29.一種磁盤，其特征在于，在權(quán)利要求28中記載的基片上至少含有磁性層。
全文摘要
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文檔編號C03C3/062GK1207086SQ9719157
公開日1999年2月3日 申請日期1997年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月4日
發(fā)明者鄒學(xué)祿, 虎溪久良 申請人:保谷株式會(huì)社