JP4207358B2 - ガラス組成 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス組成、特に結晶化ガラスに適したガラス組成に関する。さらに詳しくは、結晶化ガラス磁気ディスクの組成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気ディスク用の基板としては、アルミニウム基板、ガラス基板等が実用化されている。中でもガラス基板は、表面の平滑性や機械的強度が優れていることから、最も注目されている。そのようなガラス基板としては、ガラス基板表面をイオン交換で強化した化学強化ガラス基板や、基板に結晶成分を析出させて結合の強化を図る結晶化ガラス基板が知られている。
【０００３】
ところで最近の基板に対する性能の要求は、日に日に厳しくなってきており、とくに高速回転時のたわみやそりに直接的に関わる強度に対する性能の向上が求められている。これは基板材料のヤング率によって表すことができ、数値が高ければ高いほど望ましい。
【０００４】
例えば特開平１１−３２２３６２に示される組成においては、ヤング率は１３０以上を達成している。しかし、上記先行技術においては熱処理温度が１次処理温度で８００度、２次処理温度で１０００度と非常に高く、製造が困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって最近は高いヤング率を達成しながら、生産性の向上が求めらることになる。そこで本発明は、ガラスのヤング率が向上し、さらに生産性の高いを組成を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載された発明は、ＳｉＯ２を６６ｗｔ％以上で且つ８０ｗｔ％以下、Ａｌ２Ｏ３を３ｗｔ％以上で且つ１５ｗｔ％以下、ＭｇＯを０．１ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、Ｌｉ２Ｏを３ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、ＺｎＯを５ｗｔ％以上で且つ２２ｗｔ％以下、含有し、Ｐ２Ｏ５、Ｃｌ、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏを含有しない、主析出結晶相がクリストバライトであることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明に係る実施形態のガラス基板は、ＳｉＯ２ を６６ｗｔ％以上で且つ８０ｗｔ％以下、Ａｌ２Ｏ３ を３ｗｔ％以上で且つ１５ｗｔ％以下、ＭｇＯを０．１ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、Ｌｉ２Ｏを３ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、ＺｎＯを５ｗｔ％以上で且つ２２ｗｔ％以下、含有し、Ｐ ２ Ｏ ５ 、Ｃｌ、Ｂ ２ Ｏ ３ 、Ｋ ２ Ｏを含有しないことを特徴としている。
【０００８】
ＳｉＯ２はガラス形成酸化物のため組成比が６６ｗｔ％より少ないと、溶融性が悪くなり、８０ｗｔ％を越えるとガラスとして安定状態になるため、結晶が析出しにくくなる。
【０００９】
Ａｌ2Ｏ3はガラス中間酸化物であり、熱処理によって析出する結晶相であるマグネシウムアルミニウム系結晶の構成成分である。組成比が３ｗｔ％より少ないと析出結晶が少なく、強度が得られず、１５ｗｔ％を越えると溶融温度が高くなり失透しやすくなる。
【００１０】
ＭｇＯは融剤であり、それを加えているため粒状の結晶を凝集させ結晶粒子塊を形成する。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと作業温度幅が狭くなりう、ガラスマトリクス相の化学的耐久性が向上しない。１２ｗｔ％を越えると、他の結晶相が析出して求める強度を得ることが難しくなる。
【００１１】
Ｌｉ2Ｏは融剤として働くため生産時の安定性が向上している。組成比が３ｗｔ％より少ないと溶融性が悪くなり、１２ｗｔ％を越えると、また研磨−洗浄工程における安定性が悪くなる。
【００１２】
ＺｎＯは融剤として働くため均一な結晶析出を補助する。ただし、組成比が５ｗｔ％より少ないと十分な結晶均質化の改善がなされない。２２ｗｔ％を越えると、ガラスが安定となり結晶化が抑制され、求める強度が得られにくくなる。
【００１３】
以下製造方法を説明する。最終的に生成されるガラス基板の主成分の組成を含む原料を所定の割合にて充分に混合し、これを白金るつぼに入れ溶融を行う。溶融後金型に流し概略の形状を形成する。これを室温までアニールする。続いて、５００〜６８０度の１次熱処理温度と１次処理時間により保持し（熱処理）、結晶核生成が行われる。引き続き、６８０〜８００度の２次熱処理温度と２次処理時間により保持し結晶核成長を行う。これを除冷することにより目的とする結晶化ガラスが得られる。
【００１４】
さらにこれを所望の形状、厚さに研磨等の加工を施すことにより、ディスク基板として利用できる。
【００１５】
以上の製造方法によって得られたガラス基板は、ＳｉＯ２ を６６ｗｔ％以上で且つ８０ｗｔ％以下、Ａｌ２Ｏ３ を３ｗｔ％以上で且つ１５ｗｔ％以下、ＭｇＯを０．１ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、Ｌｉ２Ｏを３ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、ＺｎＯを５ｗｔ％以上で且つ２２ｗｔ％以下、とするために、非常に高いヤング率と高い生産性を得ることが可能となった。
【００１６】
また以下の組成を適正な範囲において加えることにより、よりよい性能が得られる。
【００１７】
融剤として働くＴｉＯ2を加えているため生産時の安定性が向上している。組成比が０．１ｗｔ％より少ないと溶融性が悪くなると共に、結晶成長がしにくくなり、１０ｗｔ％を越えると結晶化が急激に促進され、結晶化状態の制御が困難となり析出結晶の粗大化、結晶相の不均質が発生し、微細で均質な結晶構造が得られなくなり、研磨加工においてディスク基板として必要な平滑面が得られなくなる。さらに溶融成形時に失透しやすくなり、生産性が低下する。
【００１８】
融剤として働くＰ2Ｏ５は、シリケート系結晶を析出させる核形成剤であり、ガラス全体に結晶を均一に析出させるために重要な成分である。組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な結晶核が形成されにくくなり、結晶粒子が粗大化したり結晶が不均質に析出し、微細で均質な結晶構造が得られにくくなり、研磨加工においてディスク基板として必要な平滑面が得られなくなる。５．０ｗｔ％を越えると、溶融時の炉剤に対する反応性が増し、また失透性も強くなることから溶融成形時の生産性が低下する。また化学的耐久性が低下し、磁気膜に影響を与える恐れがあると共に、研磨−洗浄工程における安定性が悪くなる。
【００１９】
ガラス修飾酸化物として働くＺｒＯ2を加えているためガラスの結晶核剤が有効に機能する。組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な結晶核が形成されなくにくくなり、結晶粒子が粗大化したり結晶が不均質に析出し、微細で均質な結晶構造が得られなくなり、研磨加工においてディスク基板として必要な平滑面が得られなくなる。また化学的耐久性および耐マイグレーションが低下し、磁気膜に影響を与える恐れがあるとともに、研磨−洗浄工程において安定性が悪くなる。また１２ｗｔ％を越えると溶融温度が高くなり、また失透しやすくなり溶融成形が困難となる。また析出結晶相が変化し求める特性が得られにくくなる。
【００２０】
融剤として働くＣaＯを加えているため均一な結晶析出を補助する。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な結晶均質化の改善がなされない。９ｗｔ％を越えると、化学的耐久性を向上させることができなくなる。
【００２１】
融剤として働くＮｂ2Ｏ５を加えているため結晶核剤物質が増加することになる。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な剛性の向上がなされない。９ｗｔ％を越えると、ガラスの結晶化が不安定となり、析出結晶相を制御できなくなり、求める特性が得られにくくなる。
【００２２】
融剤として働くＴａ2Ｏ５を加えているため溶融性、強度を向上させ、またガラスマトリクス相の化学的耐久性を向上させる。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な剛性の向上がなされない。９ｗｔ％を越えると、ガラスの結晶化が不安定となり、析出結晶相を制御できなくなり、求める特性が得られにくくなる。
【００２３】
融剤として働くＫ2Ｏを加えているため生産時の安定性が向上している。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な溶融性改善がなされない。９ｗｔ％を越えると、ガラスが安定となり結晶化が抑制され、また化学的耐久性が低下し、磁気膜に影響を与える恐れがあると共に、研磨−洗浄工程における安定性が悪くなる。
【００２４】
フォーマーとして働くＢ2Ｏ３を加えているためガラスの分相を促し、結晶析出および成長を促進させる。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な溶融性改善がなされない。９ｗｔ％を越えると、ガラスが失透しやすくなり成形が困難になると共に、結晶が粗大化し微細な結晶が得られなくなる。
【００２５】
融剤として働くＹ2Ｏ３を加えているため剛性が向上している。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な剛性向上が得られない。９ｗｔ％を越えると、結晶析出が抑制され、十分な結晶化度が得られず、所望の特性が達成されない。
【００２６】
清澄剤として働くＳｂ2Ｏ３を加えているため生産時の安定性が向上している。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な清澄効果が得られなくなり、生産性が低下する。９ｗｔ％を越えると、ガラスの結晶化が不安定となり析出結晶相を制御できなくなり、求める特性が得られにくくなる。
【００２７】
清澄剤として働くＡｓ2Ｏ３を加えているため生産時の安定性が向上している。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な清澄効果が得られなくなり、生産性が低下する。９ｗｔ％を越えると、ガラスの結晶化が不安定となり析出結晶相を制御できなくなり、求める特性が得られにくくなる。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。表１〜４には実施例１〜３２のガラス組成を重量％で示した。これらの数値に従って、先述した製造方法によりガラス基板を得た。ただし、実施例４，７−１０，１２，１４，１６，１９−２２，２５−２７，２９−３２は本発明の単なる参考例であり、本発明に属さないものである。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【００３５】
【表４】
【００３６】
【００３７】
【発明の効果】
本発明によると、ヤング率が１１０以上かつ生産性の高いガラス基板を得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス組成、特に結晶化ガラスに適したガラス組成に関する。さらに詳しくは、結晶化ガラス磁気ディスクの組成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気ディスク用の基板としては、アルミニウム基板、ガラス基板等が実用化されている。中でもガラス基板は、表面の平滑性や機械的強度が優れていることから、最も注目されている。そのようなガラス基板としては、ガラス基板表面をイオン交換で強化した化学強化ガラス基板や、基板に結晶成分を析出させて結合の強化を図る結晶化ガラス基板が知られている。
【０００３】
ところで最近の基板に対する性能の要求は、日に日に厳しくなってきており、とくに高速回転時のたわみやそりに直接的に関わる強度に対する性能の向上が求められている。これは基板材料のヤング率によって表すことができ、数値が高ければ高いほど望ましい。
【０００４】
例えば特開平１１−３２２３６２に示される組成においては、ヤング率は１３０以上を達成している。しかし、上記先行技術においては熱処理温度が１次処理温度で８００度、２次処理温度で１０００度と非常に高く、製造が困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって最近は高いヤング率を達成しながら、生産性の向上が求めらることになる。そこで本発明は、ガラスのヤング率が向上し、さらに生産性の高いを組成を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載された発明は、ＳｉＯ２を６６ｗｔ％以上で且つ８０ｗｔ％以下、Ａｌ２Ｏ３を３ｗｔ％以上で且つ１５ｗｔ％以下、ＭｇＯを０．１ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、Ｌｉ２Ｏを３ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、ＺｎＯを５ｗｔ％以上で且つ２２ｗｔ％以下、含有し、Ｐ２Ｏ５、Ｃｌ、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏを含有しない、主析出結晶相がクリストバライトであることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明に係る実施形態のガラス基板は、ＳｉＯ２ を６６ｗｔ％以上で且つ８０ｗｔ％以下、Ａｌ２Ｏ３ を３ｗｔ％以上で且つ１５ｗｔ％以下、ＭｇＯを０．１ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、Ｌｉ２Ｏを３ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、ＺｎＯを５ｗｔ％以上で且つ２２ｗｔ％以下、含有し、Ｐ ２ Ｏ ５ 、Ｃｌ、Ｂ ２ Ｏ ３ 、Ｋ ２ Ｏを含有しないことを特徴としている。
【０００８】
ＳｉＯ２はガラス形成酸化物のため組成比が６６ｗｔ％より少ないと、溶融性が悪くなり、８０ｗｔ％を越えるとガラスとして安定状態になるため、結晶が析出しにくくなる。
【０００９】
Ａｌ2Ｏ3はガラス中間酸化物であり、熱処理によって析出する結晶相であるマグネシウムアルミニウム系結晶の構成成分である。組成比が３ｗｔ％より少ないと析出結晶が少なく、強度が得られず、１５ｗｔ％を越えると溶融温度が高くなり失透しやすくなる。
【００１０】
ＭｇＯは融剤であり、それを加えているため粒状の結晶を凝集させ結晶粒子塊を形成する。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと作業温度幅が狭くなりう、ガラスマトリクス相の化学的耐久性が向上しない。１２ｗｔ％を越えると、他の結晶相が析出して求める強度を得ることが難しくなる。
【００１１】
Ｌｉ2Ｏは融剤として働くため生産時の安定性が向上している。組成比が３ｗｔ％より少ないと溶融性が悪くなり、１２ｗｔ％を越えると、また研磨−洗浄工程における安定性が悪くなる。
【００１２】
ＺｎＯは融剤として働くため均一な結晶析出を補助する。ただし、組成比が５ｗｔ％より少ないと十分な結晶均質化の改善がなされない。２２ｗｔ％を越えると、ガラスが安定となり結晶化が抑制され、求める強度が得られにくくなる。
【００１３】
以下製造方法を説明する。最終的に生成されるガラス基板の主成分の組成を含む原料を所定の割合にて充分に混合し、これを白金るつぼに入れ溶融を行う。溶融後金型に流し概略の形状を形成する。これを室温までアニールする。続いて、５００〜６８０度の１次熱処理温度と１次処理時間により保持し（熱処理）、結晶核生成が行われる。引き続き、６８０〜８００度の２次熱処理温度と２次処理時間により保持し結晶核成長を行う。これを除冷することにより目的とする結晶化ガラスが得られる。
【００１４】
さらにこれを所望の形状、厚さに研磨等の加工を施すことにより、ディスク基板として利用できる。
【００１５】
以上の製造方法によって得られたガラス基板は、ＳｉＯ２ を６６ｗｔ％以上で且つ８０ｗｔ％以下、Ａｌ２Ｏ３ を３ｗｔ％以上で且つ１５ｗｔ％以下、ＭｇＯを０．１ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、Ｌｉ２Ｏを３ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、ＺｎＯを５ｗｔ％以上で且つ２２ｗｔ％以下、とするために、非常に高いヤング率と高い生産性を得ることが可能となった。
【００１６】
また以下の組成を適正な範囲において加えることにより、よりよい性能が得られる。
【００１７】
融剤として働くＴｉＯ2を加えているため生産時の安定性が向上している。組成比が０．１ｗｔ％より少ないと溶融性が悪くなると共に、結晶成長がしにくくなり、１０ｗｔ％を越えると結晶化が急激に促進され、結晶化状態の制御が困難となり析出結晶の粗大化、結晶相の不均質が発生し、微細で均質な結晶構造が得られなくなり、研磨加工においてディスク基板として必要な平滑面が得られなくなる。さらに溶融成形時に失透しやすくなり、生産性が低下する。
【００１８】
融剤として働くＰ2Ｏ５は、シリケート系結晶を析出させる核形成剤であり、ガラス全体に結晶を均一に析出させるために重要な成分である。組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な結晶核が形成されにくくなり、結晶粒子が粗大化したり結晶が不均質に析出し、微細で均質な結晶構造が得られにくくなり、研磨加工においてディスク基板として必要な平滑面が得られなくなる。５．０ｗｔ％を越えると、溶融時の炉剤に対する反応性が増し、また失透性も強くなることから溶融成形時の生産性が低下する。また化学的耐久性が低下し、磁気膜に影響を与える恐れがあると共に、研磨−洗浄工程における安定性が悪くなる。
【００１９】
ガラス修飾酸化物として働くＺｒＯ2を加えているためガラスの結晶核剤が有効に機能する。組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な結晶核が形成されなくにくくなり、結晶粒子が粗大化したり結晶が不均質に析出し、微細で均質な結晶構造が得られなくなり、研磨加工においてディスク基板として必要な平滑面が得られなくなる。また化学的耐久性および耐マイグレーションが低下し、磁気膜に影響を与える恐れがあるとともに、研磨−洗浄工程において安定性が悪くなる。また１２ｗｔ％を越えると溶融温度が高くなり、また失透しやすくなり溶融成形が困難となる。また析出結晶相が変化し求める特性が得られにくくなる。
【００２０】
融剤として働くＣaＯを加えているため均一な結晶析出を補助する。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な結晶均質化の改善がなされない。９ｗｔ％を越えると、化学的耐久性を向上させることができなくなる。
【００２１】
融剤として働くＮｂ2Ｏ５を加えているため結晶核剤物質が増加することになる。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な剛性の向上がなされない。９ｗｔ％を越えると、ガラスの結晶化が不安定となり、析出結晶相を制御できなくなり、求める特性が得られにくくなる。
【００２２】
融剤として働くＴａ2Ｏ５を加えているため溶融性、強度を向上させ、またガラスマトリクス相の化学的耐久性を向上させる。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な剛性の向上がなされない。９ｗｔ％を越えると、ガラスの結晶化が不安定となり、析出結晶相を制御できなくなり、求める特性が得られにくくなる。
【００２３】
融剤として働くＫ2Ｏを加えているため生産時の安定性が向上している。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な溶融性改善がなされない。９ｗｔ％を越えると、ガラスが安定となり結晶化が抑制され、また化学的耐久性が低下し、磁気膜に影響を与える恐れがあると共に、研磨−洗浄工程における安定性が悪くなる。
【００２４】
フォーマーとして働くＢ2Ｏ３を加えているためガラスの分相を促し、結晶析出および成長を促進させる。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な溶融性改善がなされない。９ｗｔ％を越えると、ガラスが失透しやすくなり成形が困難になると共に、結晶が粗大化し微細な結晶が得られなくなる。
【００２５】
融剤として働くＹ2Ｏ３を加えているため剛性が向上している。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な剛性向上が得られない。９ｗｔ％を越えると、結晶析出が抑制され、十分な結晶化度が得られず、所望の特性が達成されない。
【００２６】
清澄剤として働くＳｂ2Ｏ３を加えているため生産時の安定性が向上している。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な清澄効果が得られなくなり、生産性が低下する。９ｗｔ％を越えると、ガラスの結晶化が不安定となり析出結晶相を制御できなくなり、求める特性が得られにくくなる。
【００２７】
清澄剤として働くＡｓ2Ｏ３を加えているため生産時の安定性が向上している。ただし、組成比が０．１ｗｔ％より少ないと十分な清澄効果が得られなくなり、生産性が低下する。９ｗｔ％を越えると、ガラスの結晶化が不安定となり析出結晶相を制御できなくなり、求める特性が得られにくくなる。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。表１〜４には実施例１〜３２のガラス組成を重量％で示した。これらの数値に従って、先述した製造方法によりガラス基板を得た。ただし、実施例４，７−１０，１２，１４，１６，１９−２２，２５−２７，２９−３２は本発明の単なる参考例であり、本発明に属さないものである。
【００２９】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３５】
【表４】
【００３７】
【発明の効果】
本発明によると、ヤング率が１１０以上かつ生産性の高いガラス基板を得ることができる。
Claims (1)
- ＳｉＯ２を６６ｗｔ％以上で且つ８０ｗｔ％以下、
Ａｌ２Ｏ３を３ｗｔ％以上で且つ１５ｗｔ％以下、
ＭｇＯを０．１ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、
Ｌｉ２Ｏを３ｗｔ％以上で且つ１２ｗｔ％以下、
ＺｎＯを５ｗｔ％以上で且つ２２ｗｔ％以下、
含有し、
Ｐ２Ｏ５、Ｃｌ、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏを含有しない、
主析出結晶相がクリストバライトである
ことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板。
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