專利名稱：區(qū)域潤滑磁性介質(zhì)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向磁性介質(zhì)表面的至少一部分(如包含讀寫頭起落區(qū)的磁盤的徑向帶部分)施涂潤滑膜的方法。
背景技術(shù)：
通常用全氟聚醚涂層來潤滑薄膜磁盤介質(zhì)以減少磁盤使用期間內(nèi)的磨損。通常是通過將磁盤浸入含有少量潤滑劑的浴(如通常是溶解于溶劑中的少于約1％(重量)的全氟化合物或烴類化合物)而將潤滑薄膜施涂到磁盤表面上。然而，這一方法固有的缺點(diǎn)是需要消耗大量的溶劑，由此會導(dǎo)致成本提高，并且工作場所內(nèi)存在的溶劑蒸氣會對環(huán)境造成危害。
浸漬潤滑的另一個缺點(diǎn)是該方法缺乏選擇性，潤滑劑會施涂在整個磁盤表面上。例如，在具有指定用于讀寫磁頭起落區(qū)(landing and take-off zone)的特定徑向帶的區(qū)域紋理化介質(zhì)的情況下，存在于磁盤表面其它部分上的潤滑膜是不必要和浪費(fèi)的，一些情況下不利于磁頭-磁盤界面的性能。
常規(guī)浸涂方法的另一個缺點(diǎn)是由于使用具有寬分子量分布的長鏈聚合物的混合物而產(chǎn)生的。已知潤滑劑的分子量對磁頭-磁盤界面的機(jī)械性能有影響。在常規(guī)實(shí)踐中，在將潤滑劑加入溶劑之前必須對聚合物潤滑劑的混合物進(jìn)行分級，得到具有所需分子量分布的級分。這樣就增加了額外的步驟并提高了工藝成本。
因此，需要一種能夠施涂潤滑膜而沒有常規(guī)浸涂方法上述缺點(diǎn)的技術(shù)。
發(fā)明的概述本發(fā)明的一個目的是一種向磁性記錄介質(zhì)(如磁盤)施涂潤滑薄膜的方法，該方法能夠克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足。
本發(fā)明還有一個目的是一種向磁盤表面預(yù)先選定的徑向帶部分施涂潤滑薄膜的方法。
本發(fā)明的另一個目的是一種向磁盤施涂聚合物潤滑薄膜的方法，其中潤滑劑被就地分級成具有較窄重量分布和較輕平均分子量的材料。
本發(fā)明還有一個目的是一種向磁盤表面預(yù)先選定的徑向帶部分施涂潤滑薄膜的設(shè)備。
本發(fā)明還有一個目的是一種向磁盤施涂聚合物潤滑薄膜的設(shè)備，該設(shè)備在施涂潤滑膜之前將聚合物潤滑劑汽化并分級成具有較窄分子量分布和較輕平均重量的材料。
本發(fā)明還有一個目的是向磁盤表面預(yù)先選定的徑向帶部分施涂潤滑薄膜的設(shè)備，該設(shè)備將潤滑劑材料汽化，并將汽化的潤滑劑轉(zhuǎn)化成分子束用于施涂所述預(yù)先選定的徑向帶部分。
本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和其它特點(diǎn)部分會在下文中加以說明，部分是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在細(xì)讀下文后顯而易見的或者是可以從實(shí)踐本發(fā)明中得知。這些目的和優(yōu)點(diǎn)可以如所附權(quán)利要求書中具體指出的加以實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的和其它目的通過一種向磁盤表面施涂潤滑膜的方法可以部分地加以實(shí)現(xiàn)，所述方法包括汽化潤滑劑；使汽化的潤滑劑形成汽化潤滑劑分子束；使所述分子束對準(zhǔn)磁性介質(zhì)的表面。
在一個較佳實(shí)施方案中，使源室(source chamber)中的潤滑劑蒸氣膨脹經(jīng)過第一準(zhǔn)直孔(collimating orifice)，然后使蒸氣通過至少一個額外的準(zhǔn)直孔(它位于在第一準(zhǔn)直孔下游的至少另一個室的室壁上)，由此使汽化潤滑劑形成準(zhǔn)直的分子束。
在另一個較佳實(shí)施方案中，通過使汽化潤滑劑分子夾帶在載氣中而將潤滑劑轉(zhuǎn)化成非準(zhǔn)直的分子束，并在環(huán)境壓力下施加該潤滑劑。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，產(chǎn)生準(zhǔn)直的潤滑劑分子束并將其施涂到磁性記錄介質(zhì)至少一個選定部分上的設(shè)備包括用于容納和汽化液態(tài)潤滑劑的可加熱的源室，所述源室包含其中具有供汽化潤滑劑分子通過的第一準(zhǔn)直孔的壁部分；第二室，它通過第一孔與源室流體連通，所述第二室包含具有位于第一準(zhǔn)直孔下游的第二準(zhǔn)直孔的壁部分；以及夾持器，它用來將磁性記錄介質(zhì)的表面放置于一可抽真空的室(evacuablechamber)內(nèi)，面對第二準(zhǔn)直孔，用于將準(zhǔn)直的潤滑劑束至少射到表面的選定部分上形成潤滑薄膜。
另一個實(shí)施方案包括產(chǎn)生非準(zhǔn)直的潤滑劑分子束并將其施涂到磁性記錄介質(zhì)表面的至少一個選定部分上的設(shè)備，該設(shè)備包括用于容納和汽化液態(tài)潤滑劑的可加熱的源室；載氣源，用于向源室內(nèi)供給惰性載氣流以帶走其中的汽化潤滑劑分子；加熱的傳輸管道，它具有通到源室內(nèi)部的第一端頭和通入噴嘴的第二遠(yuǎn)端端頭，所述傳輸管道將夾帶在惰性氣體中的汽化潤滑劑分子送入噴嘴；以及夾持器，用于在環(huán)境氣氛下將所述磁性介質(zhì)的表面放置在噴嘴附近，以將非準(zhǔn)直的潤滑劑束射到表面上，至少在選定的表面部分上形成潤滑薄膜。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地從以下詳細(xì)說明中得知本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，在以下的詳細(xì)說明中僅示出和描述了本發(fā)明的較佳實(shí)施方案，這些只是用來說明而非限制的。應(yīng)該意識到，在不偏離本發(fā)明的情況下，本發(fā)明可以有其它不同的實(shí)施方案，也可在各種顯而易見的方面對本發(fā)明的多個細(xì)節(jié)作改動。因此，應(yīng)該認(rèn)為附圖和說明書的性質(zhì)是說明性而非限制性的。
附圖的簡要說明

圖1是液相和氣相中聚合物潤滑劑的分子量分布的示意圖。
圖2是液相和氣相中預(yù)分級的聚合物潤滑劑的分子量分布的示意圖。
圖3是用來產(chǎn)生準(zhǔn)直的汽化潤滑劑分子束以施涂磁盤表面的本發(fā)明第一實(shí)施方案的剖面示意圖。
圖4是用來產(chǎn)生非準(zhǔn)直的汽化潤滑劑分子束以在環(huán)境氣氛條件下施涂磁盤表面的本發(fā)明第二實(shí)施方案的剖面示意圖。
較佳實(shí)施方案的描述常用于制造磁性記錄介質(zhì)的潤滑劑通常包含具有寬分子量分布特征的長鏈聚合物的混合物，包括全氟聚醚、官能化的全氟聚醚、全氟聚烷基醚和官能化的全氟聚烷基醚。潤滑劑的分子量影響到界面的機(jī)械性能，因此對于特定的潤滑劑，分子量分布的最佳范圍通常已經(jīng)確定了。這些具有特定的最佳分子量分布的潤滑劑是通過在將潤滑劑加入溶劑浴之前對潤滑劑混合物進(jìn)行分級而制得的，這一常規(guī)操作被稱為“預(yù)分級(pre-fractionation)”。本發(fā)明不按照這一常規(guī)“預(yù)分級”操作進(jìn)行，本發(fā)明簡化或省去了預(yù)分級和對溶劑的需求。另外，本發(fā)明的實(shí)施方案使得能夠有選擇地涂覆特定區(qū)域(即局部化區(qū)域)而不是不加選擇地施涂潤滑劑涂料，這樣就減少了潤滑劑的消耗并改進(jìn)了產(chǎn)品特性。
在研究和試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，由于氣相的常用聚合物潤滑劑與相應(yīng)的平衡液相相比，通常分子量分布更窄且平均分子量更輕，因此適用于制造磁性記錄介質(zhì)(如磁盤)的是汽化潤滑劑而不是液態(tài)潤滑劑。例如，思考一下圖1-2中示出的聚合物潤滑劑(Zdol 2000，全氟聚醚潤滑劑，購自Ausimont，Thorofare，New Jersey)，氣相的分子量分布明顯窄于液相的分子量分布，分子量集中在對應(yīng)于明顯較低分子量的峰值附近。而且，由圖2可見，即使是經(jīng)過預(yù)分級的潤滑劑也能夠得到這一效果。已發(fā)現(xiàn)通過汽化潤滑劑液體來使用潤滑劑蒸氣而非潤滑劑液體，就得到了一種在現(xiàn)場即時(shí)進(jìn)行潤滑劑分級的方法，這樣就不需單獨(dú)的預(yù)分級步驟。或者，可以使用預(yù)分級的潤滑劑，以得到略有不同的分子量分布的氣相(與圖1和圖2比較)。
除了使用上文所述的聚合物潤滑劑材料以外，本發(fā)明還可以使用多種其它類型的潤滑劑材料，包括但不限于單體油類和高蒸氣壓固體。
本發(fā)明的實(shí)施方案如圖3所示，包括一種設(shè)備，該設(shè)備用來汽化潤滑劑，將汽化的潤滑劑形成準(zhǔn)直的分子束射到磁性記錄介質(zhì)(如磁盤)的至少一處選定部分上。如上所述，設(shè)備10包含串聯(lián)式的一系列可抽真空的室，這些室通過將設(shè)備分隔為多個可抽真空的室的沿垂直方向延伸的壁中形成的孔來流通流體。源室1中含有一定量的液態(tài)潤滑劑2，與潤滑劑蒸氣3形成平衡。在源室1的沿垂直方向延伸的壁部分4上形成有第一準(zhǔn)直孔5用來使汽化的潤滑劑分子通過。源室1具有加熱和汽化液態(tài)潤滑劑的熱源。在圖示的實(shí)施方案中，源室1被爐6包圍，爐6包括電阻加熱器7。其它合適的設(shè)備也可以用于加熱和汽化潤滑劑，如置于源室1內(nèi)部的加熱器。
所述設(shè)備具有至少一個中間室8，該中間室通過第一準(zhǔn)直孔5與源室1發(fā)生流體連通，它包含與源室1的壁4共用的垂直壁和相對的壁9，在壁9上形成有第二準(zhǔn)直孔10用于使一束汽化潤滑劑分子束通過。雖然圖示的設(shè)備僅包括一個此類中間室，但也可以具有多個其它的類似結(jié)構(gòu)的中間室。中間室8通過第二準(zhǔn)直孔10與末端室11流體連通，所述末端室11具有與中間室8的壁9共用的垂直壁和相對的壁12，該壁12具有最終的準(zhǔn)直孔13用于使準(zhǔn)直的汽化潤滑劑分子束14通過以射到磁盤15表面的至少一部分上并淀積成經(jīng)分級的潤滑劑薄膜，所述磁盤15放在旋轉(zhuǎn)的磁盤夾持器16上以接受從最終準(zhǔn)直孔13上射出的準(zhǔn)直的潤滑劑分子束。
可旋轉(zhuǎn)的磁盤夾持器16和位于其上的磁盤15是放在真空室17中的，離最終準(zhǔn)直孔13間距為19。在圖示實(shí)施方案中，示出了真空室17通過管道18與中間室和末端室8、11發(fā)生流體連通，從而它們可以使用一個共用的真空泵。然而，管道18也可以與單獨(dú)的真空源連接。應(yīng)該將準(zhǔn)直孔之間的室內(nèi)壓力保持得足夠低以使得潤滑劑分子的平均自由程大于孔間間距。此外，由于在室溫及以下溫度時(shí)聚合物潤滑劑的蒸氣壓低，因此可以通過例如冷卻室表面而以最少的抽吸保持孔間空間內(nèi)的低壓。分子束和旋轉(zhuǎn)磁盤的結(jié)合確定了磁盤表面上一個潤滑劑的徑向帶。帶寬可以由最終孔的直徑和磁盤與潤滑劑束的位置關(guān)系來確定，使其重合于磁盤上任何的所需區(qū)域(如起落區(qū))。
本發(fā)明設(shè)備的一系列準(zhǔn)直孔對汽化潤滑劑分子進(jìn)行接連的準(zhǔn)直作用，形成精密聚焦的分子束。分子束的最終直徑取決于最終準(zhǔn)直孔13的尺寸，準(zhǔn)直孔13通常是圓形的，直徑約在0.20-0.60厘米的范圍內(nèi)，較好的是約0.40厘米。最終孔13和旋轉(zhuǎn)磁盤15之間的間距19通常在約2厘米至30厘米之間，較好約為10厘米。
在操作中，至少一個中間室和最終室中的壓力保持在約10-7乇至約10-9乇，較好的約為10-8乇。對于這些壓力，至少一個中間室的合適長度(沿準(zhǔn)直分子束的方向)約為10-40厘米，較好約為20厘米，而末端室的合適長度約為10-40厘米，較好約為20厘米。每個室的長度取決于設(shè)備中室的數(shù)目。這組室的總長度在約20-80厘米的范圍內(nèi)，較好的約為40厘米。
實(shí)施例向大致如圖3所示的設(shè)備的源室1中提供包含全氟聚醚的液態(tài)聚合物潤滑劑2。源室1中的潤滑劑蒸氣3首先膨脹經(jīng)過第一孔5，形成準(zhǔn)直的潤滑劑分子束。潤滑劑源1的蒸氣壓和分子量分布通過選擇初始的液相分布，然后用爐和加熱器6、7將潤滑劑2加熱至100℃-約290℃來加以控制。由此，潤滑薄膜令人滿意地有選擇地施涂在磁盤的起落區(qū)。
圖4示出了本發(fā)明的另一個實(shí)施方案，該實(shí)施方案用來產(chǎn)生非準(zhǔn)直的潤滑劑分子束。圖4實(shí)施方案能較好地在環(huán)境氣氛下進(jìn)行。如圖4所示，設(shè)備20包含合適的容器21用來盛裝液態(tài)潤滑劑22，它被加熱器24加熱，在液體上方的空間內(nèi)形成汽化潤滑劑23。載氣，通常為空氣或惰性氣體(如氮、氬、氪或氖，較好為氮)，在控制的濕度下由源25通過供氣管26通入汽化潤滑劑23中，所述供氣管26通到容器21內(nèi)離液體22液面上方一段距離的蒸氣空間內(nèi)。在實(shí)踐中，當(dāng)使用聚合物潤滑劑(如全氟聚醚)時(shí)，液態(tài)潤滑劑22通常被加熱至約100℃-250℃，較好約為200℃。
載氣源25包括流量控制和壓力調(diào)節(jié)裝置(圖中未示出)，使供給的載體氣體的流量和壓力足以將汽化潤滑劑分子夾帶在其中，并促使載體與被其帶走的汽化潤滑劑分子通過傳輸管27流出容器21，所述傳輸管的一端通到容器21內(nèi)離液體22液面上方一段距離的蒸氣空間內(nèi)。傳輸管27的遠(yuǎn)端通到噴嘴28中，形成噴嘴的管子的內(nèi)徑等于或略小于欲有選擇地施涂潤滑膜的介質(zhì)選定區(qū)的尺寸，如磁性記錄介質(zhì)的內(nèi)徑約為0.20-0.60厘米，較好約為0.40厘米的起落區(qū)。
在圖4的實(shí)施方案中，磁盤29位于噴嘴28附近，以防汽化潤滑劑流在凝結(jié)于磁盤表面上之前擴(kuò)展(expansion)。此外，磁盤通過馬達(dá)30在施涂潤滑劑的過程旋轉(zhuǎn)，以在磁盤表面上形成潤滑劑的徑向延伸帶。
加熱器31位于傳輸管27的附近，以將其大部分(包括噴嘴部分28)加熱至比液態(tài)潤滑劑的溫度高出約10-50℃，較好的是高出約20℃，以防汽化潤滑劑在傳輸管的內(nèi)表面上凝結(jié)。與圖3的實(shí)施方案相同，源容器21可以裝在爐內(nèi)，在這種情況下加熱器24可以形成爐子的一部分，或者位于液態(tài)潤滑劑22內(nèi)。設(shè)備20還可以具有許多其它特征，但為了顯示的簡單起見，這些特征在圖中未示出，例如關(guān)閉閥和旁路閥、溫度傳感器和控制器，這些常規(guī)部件的使用應(yīng)該是顯而易見的。
本說明書中僅示出和說明了本發(fā)明的較佳實(shí)施方案及其應(yīng)用的例子。應(yīng)該理解，在本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)，本發(fā)明能夠在其它環(huán)境中使用，且能夠容易地加以變化或改變。
權(quán)利要求
1.一種向磁性介質(zhì)表面施涂潤滑膜的方法，所述方法包括汽化潤滑劑；將汽化潤滑劑形成汽化潤滑劑分子束；以及將所述分子束對準(zhǔn)磁性介質(zhì)表面并射到它的上面，從而至少在該表面預(yù)先選定的部分上淀積潤滑膜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于潤滑劑是無溶劑的。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于潤滑劑包含具有分子量分布的聚合物材料，在汽化時(shí)將該聚合物材料分級形成具有較窄分子量分布和較輕平均重量的材料。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于聚合物潤滑劑材料包含全氟聚醚、官能化的全氟聚醚、全氟聚烷基醚和官能化的全氟聚烷基醚中的至少一種。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于潤滑劑包含單體油或高蒸氣壓的固體材料。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中磁性介質(zhì)包含磁盤，所述方法還包括在淀積潤滑膜時(shí)旋轉(zhuǎn)磁盤，將潤滑劑施涂到所述磁盤的徑向帶上，所述徑向帶包含讀寫頭的起落區(qū)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括將潤滑劑形成準(zhǔn)直的分子束。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，它還包括使源室中的潤滑劑蒸氣膨脹經(jīng)過第一準(zhǔn)直孔，然后使蒸氣通過至少一個額外的準(zhǔn)直孔，所述孔位于在第一準(zhǔn)直孔下游的至少另一個室的室壁上；將至少另一個室中的壓力保持得足夠低以使汽化潤滑劑分子的平均自由程大于所述至少另一個室的長度尺寸；冷卻至少另一個室的表面，從而只需最少的真空抽吸就能保持所需足夠低的壓力；使準(zhǔn)直的分子束經(jīng)過最終孔，然后至少射到所述表面的預(yù)先選定的部分，噴射束的寬度取決于所述最終孔的尺寸；和將磁性記錄介質(zhì)放在已抽真空的室內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括形成非準(zhǔn)直的分子束。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，它包括使載氣流經(jīng)加熱的含潤滑劑的源室而將汽化潤滑劑分子隨載氣帶走，所述載氣包括空氣或惰性氣體；使夾帶有潤滑劑的載氣通過通入一噴嘴中的導(dǎo)管至少對準(zhǔn)表面上預(yù)先選定部分，所述噴嘴包含被加熱的具有預(yù)先選定的內(nèi)徑的管，放在所述表面的附近；和于環(huán)境壓力下將夾帶的潤滑劑分子至少淀積在所述表面預(yù)先選定的部分。
11.一種設(shè)備，它包含用于容納磁性記錄介質(zhì)的夾持器；和用于將潤滑劑施涂在磁性記錄介質(zhì)上的裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于施涂潤滑劑的裝置包括將準(zhǔn)直或非準(zhǔn)直的潤滑劑分子束至少施涂到磁性記錄介質(zhì)表面選定部分上的裝置，其中所述選定部分包括含有讀寫頭起落區(qū)的磁盤徑向帶。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于所述夾持器適合于在噴射潤滑劑束時(shí)旋轉(zhuǎn)磁性記錄介質(zhì)。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，它用于產(chǎn)生和施涂準(zhǔn)直的潤滑劑分子束時(shí)，包含用于容納和汽化所述潤滑劑材料的可加熱的源室，所述源室包含其中具有供汽化潤滑劑分子通過的第一準(zhǔn)直孔的壁部分；第二室，它通過第一孔與源室流體連通，所述第二室包含具有位于所述第一準(zhǔn)直孔下游的第二準(zhǔn)直孔的壁部分；以及所述夾持器，它適合于將磁性記錄介質(zhì)的表面放置于一可抽真空的室中，面對第二準(zhǔn)直孔，以使準(zhǔn)直的潤滑劑束射到表面上，至少在選定部分上形成潤滑薄膜；和至少一個額外的室，它位于源室和第二室之間并與它們流體連通，所述至少一個額外的室包括具有在第一和第二準(zhǔn)直孔之間的第三準(zhǔn)直孔的壁部分。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，它還包含真空源，用來將第二室和一個或多個額外室中的壓力保持得足夠低，以使得汽化潤滑劑分子的平均自由程大于第二室和一個或多個額外室的長度。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，它還包含冷卻器，用于冷卻第二室和一個或多個額外室的表面。
17.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，它用于產(chǎn)生和施涂非準(zhǔn)直的潤滑劑分子束時(shí)，包含用于容納和汽化潤滑劑材料的可加熱的源室；載氣源，用于向源室內(nèi)供給惰性載氣流以帶走其中的汽化潤滑劑分子；傳輸管道，它具有通到源室內(nèi)部的第一端頭和通入噴嘴的第二遠(yuǎn)端端頭，所述傳輸管道將夾帶在惰性氣體中的汽化潤滑劑分子送入噴嘴；以及夾持器，用于在環(huán)境氣氛下將所述磁性記錄介質(zhì)的表面放置在噴嘴附近，以將非準(zhǔn)直的潤滑劑束射到表面上，至少在選定的表面部分上形成潤滑薄膜。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，它還包含用于加熱所述傳輸管道的加熱器。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于所述噴嘴的直徑等于或稍小于選定表面區(qū)域部分的尺寸。
20.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于所述夾持器適合于在噴射潤滑劑束時(shí)旋轉(zhuǎn)磁性記錄介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了對薄膜磁性介質(zhì)(如磁盤)實(shí)施無溶劑的潤滑作用,它通過向介質(zhì)表面的選定區(qū)域(如起落區(qū))施加準(zhǔn)直的和/或非準(zhǔn)直的潤滑劑分子束(包括具有已知且窄的分子量分布的聚合物潤滑劑)。實(shí)施方案包括對聚合物潤滑劑的就地和即時(shí)的分級。
文檔編號C10M105/50GK1265052SQ98807545
公開日2000年8月30日 申請日期1998年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月25日
發(fā)明者M·J·施蒂納曼 申請人:西加特技術(shù)有限公司