JP6299472B2 - Alkali-free glass for magnetic recording media and glass substrate for magnetic recording media using the same - Google Patents
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Description
本発明は、磁気記録媒体用基板ガラスとして好適な、アルカリ金属酸化物を実質上含有せず、フロート成形が可能な、無アルカリガラスに関する。
また、本発明は、上記の無アルカリガラスを用いた磁気記録媒体用ガラス基板に関する。
The present invention relates to a non-alkali glass which is suitable as a substrate glass for a magnetic recording medium and substantially does not contain an alkali metal oxide and can be float-molded.
The present invention also relates to a glass substrate for a magnetic recording medium using the above alkali-free glass.
従来、磁気記録媒体用基板ガラス、特に表面に金属ないし酸化物薄膜等を形成するものでは、例えば特許文献1に示されるような以下に示す特性が要求されてきた。
(1)アルカリ金属酸化物を含有していると、空気中の水や二酸化炭素と反応して、基板表面に反応生成物が生じ、いわゆる耐候性が低下し、磁気記録層を劣化させるのでアルカリ金属イオンが少ないことが好ましい。
(2)磁気記録媒体用ガラス基板の製造工程では酸化セリウム砥粒を含むスラリーを用いる研磨が行われることが多い。そして、研磨後のスラリー除去の洗浄のためにpHが2以下の強酸性あるいはpHが12以上の強アルカリ性の洗浄液が使用され、これらの薬品に対して十分な化学耐久性を有すること。
(3)内部および表面に欠点(泡、脈理、インクルージョン、ピット、キズ等)がないこと。
(4)研磨あるいは洗浄後の基板表面が十分平滑であること。
(5)ハードディスクドライブの回転中の反りやたわみが発生しないために比弾性率が高いこと。
(6)割れが発生しないように高強度であること。
Conventionally, substrate glass for magnetic recording media, particularly those in which a metal or oxide thin film is formed on the surface, have been required to have the following characteristics as shown in Patent Document 1, for example.
(1) If an alkali metal oxide is contained, it reacts with water or carbon dioxide in the air to produce a reaction product on the surface of the substrate, so-called weather resistance is lowered, and the magnetic recording layer is deteriorated. It is preferable that there are few metal ions.
(2) In the manufacturing process of the glass substrate for magnetic recording media, polishing using a slurry containing cerium oxide abrasive grains is often performed. In addition, a strongly acidic cleaning solution having a pH of 2 or less or a strongly alkaline cleaning solution having a pH of 12 or more is used for cleaning removal of the slurry after polishing, and has sufficient chemical durability against these chemicals.
(3) There are no defects (bubbles, striae, inclusions, pits, scratches, etc.) inside and on the surface.
(4) The substrate surface after polishing or cleaning is sufficiently smooth.
(5) The specific elastic modulus is high because no warping or deflection occurs during rotation of the hard disk drive.
(6) High strength so that cracks do not occur.
上記の要求に加えて、近年では、以下のような状況にある。
(7)ハードディスクドライブ回転時のモーター負荷軽減、消費電力低減のために、磁気ディスクの軽量化が要求され、ガラス自身も密度の小さいガラスが望まれる。
(8)磁気記録媒体の軽量化の要求から、基板ガラスの薄板化が望まれる。
In addition to the above requirements, in recent years, there are the following situations.
(7) In order to reduce the motor load and power consumption during rotation of the hard disk drive, it is required to reduce the weight of the magnetic disk, and the glass itself is desired to have a low density glass.
(8) In order to reduce the weight of the magnetic recording medium, it is desired to reduce the thickness of the substrate glass.
(9)磁気記録層成膜時の昇降温速度を速くして、生産性を上げたり耐熱衝撃性を上げるために、ガラスの線膨張係数の小さいガラスが求められる。 (9) In order to increase the temperature raising / lowering speed during film formation of the magnetic recording layer to increase the productivity and the thermal shock resistance, a glass having a small linear expansion coefficient is required.
一方、磁気記録媒体用基板を製造する場合、ガラス基板の主表面を平滑に仕上げるために、該主表面が鏡面研磨される(特許文献2参照)。上記の鏡面研磨では、ガラス基板の主表面に研磨パッドを接触させ、該ガラス基板の主表面に研磨砥粒を含む、酸性(pH1〜3)の研磨液を供給し、該ガラス基板と前記研磨パッドとを相対的に移動させて該ガラス基板の主表面を研磨する。 On the other hand, when a magnetic recording medium substrate is manufactured, the main surface is mirror-polished in order to finish the main surface of the glass substrate smoothly (see Patent Document 2). In the above mirror polishing, a polishing pad is brought into contact with the main surface of the glass substrate, and an acidic (pH 1 to 3) polishing liquid containing polishing abrasive grains is supplied to the main surface of the glass substrate. The main surface of the glass substrate is polished by relatively moving the pad.
磁気記録媒体の薄板化と記録密度の高密度化が進むにつれ、ハードディスクドライブ回転中の反りやたわみの一層の低減が求められている。また、磁気記録媒体の実用強度に対する要求も増大しており、これに対応するには、基板ガラスの破壊靭性を向上させることが有用である。
このため、磁気記録媒体用基板ガラスは、ハードディスクドライブ回転中の反りやたわみを低減するために高比弾性率であることが求められ、かつ、破壊靭性を向上させるために高ヤング率であることが求められる。
As the magnetic recording medium is made thinner and the recording density is increased, further reduction of warpage and deflection during rotation of the hard disk drive is required. Further, the demand for practical strength of magnetic recording media is increasing, and in order to meet this demand, it is useful to improve the fracture toughness of the substrate glass.
For this reason, the substrate glass for magnetic recording media is required to have a high specific elastic modulus in order to reduce warpage and deflection during rotation of the hard disk drive, and to have a high Young's modulus in order to improve fracture toughness. Is required.
また、薄膜形成工程で高温にさらされる際に、ガラスの変形およびガラスの構造安定化に伴う収縮(熱収縮)を最小限に抑えうるように、ガラス転移点が高いことが求められる。
なお、近年、ハードディスクドライブの記録容量の増大に伴い、高記録密度化がハイペースで進行している。しかし、高記録密度化に伴い、磁性粒子の微細化が熱安定性を損ない、クロストークや再生信号のSN比低下が問題となっている。そこで、光と磁気の融合技術として熱アシスト磁気記録技術が注目されている。これは、磁気記録層にレーザ光や近接場光を照射して局所的に加熱した部分の保磁力を低下させた状態で外部磁界を印加して記録し、GMR素子等で記録磁化を読み出す技術であり、高保持力媒体に記録できるため、熱安定性を保ちながら磁性粒子を微細化することが可能となる。しかし、高保持力媒体を多層膜にして成膜するには、基板を十分に加熱する必要があり、耐熱性が求められる。垂直磁気記録方式においても高記録密度化の要求に応えるべく従来のものとは異なる磁気記録層が提案されているが、そのような磁気記録層の成膜は基板を高温にして行う必要があることが多い。これらの理由からもガラス転移点が高いことが求められる。
Further, when exposed to a high temperature in the thin film forming process, a high glass transition point is required so that the deformation (thermal shrinkage) associated with glass deformation and glass structural stabilization can be minimized.
In recent years, with the increase in recording capacity of hard disk drives, higher recording density is progressing at a high pace. However, with increasing recording density, miniaturization of magnetic particles impairs thermal stability, and crosstalk and a decrease in the S / N ratio of a reproduction signal have become problems. Therefore, heat-assisted magnetic recording technology has attracted attention as a fusion technology of light and magnetism. This is a technique in which a magnetic recording layer is irradiated with a laser beam or near-field light and recorded by applying an external magnetic field in a state where the coercive force is lowered in a locally heated portion, and the recorded magnetization is read by a GMR element or the like. In addition, since recording can be performed on a medium having a high holding force, the magnetic particles can be miniaturized while maintaining thermal stability. However, in order to form a high coercive force medium as a multilayer film, it is necessary to sufficiently heat the substrate, and heat resistance is required. In the perpendicular magnetic recording system, a magnetic recording layer different from the conventional one has been proposed in order to meet the demand for higher recording density, but it is necessary to form such a magnetic recording layer at a high temperature of the substrate. There are many cases. For these reasons, a high glass transition point is required.
本発明の目的は、高比弾性率、かつ、高ヤング率であり、ガラス転移点が高く、化学耐久性が高く、低密度で、高強度であり、フロート成形が容易な磁気記録媒体用無アルカリガラス、および、それを用いた磁気記録媒体用ガラス基板を提供することにある。
また、本発明の目的は、鏡面研磨実施時におけるガラス基板主表面の表面粗さの悪化が抑制された、磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法を提供することにある。
The object of the present invention is a high specific modulus and high Young's modulus, a high glass transition point, a high chemical durability, a low density, a high strength, and a magnetic recording medium that is easy to float. An object of the present invention is to provide an alkali glass and a glass substrate for a magnetic recording medium using the alkali glass.
Another object of the present invention is to provide a method for producing a glass substrate for a magnetic recording medium, in which deterioration of the surface roughness of the main surface of the glass substrate during mirror polishing is suppressed.
本発明は、ヤング率が90GPa以上であり、酸化物基準の質量%表示で、
SiO2 52〜65、
Al2O3 23.5超〜30、
MgO 2.5〜20、
CaO 2〜30
を含有し、
SiO2+Al2O3が77以上90以下である磁気記録媒体用無アルカリガラスを提供する。
The present invention has a Young's modulus of 90 GPa or more, expressed in terms of mass% based on oxide,
SiO 2 52 ~65,
Al 2 O 3 over 23.5-30
MgO 2.5-20,
CaO 2-30
Containing
Provided is an alkali-free glass for magnetic recording media, wherein SiO 2 + Al 2 O 3 is 77 or more and 90 or less.
また、本発明は、本発明の磁気記録媒体用無アルカリガラスを用いた磁気記録媒体用ガラス基板を提供する。 Moreover, this invention provides the glass substrate for magnetic recording media using the alkali free glass for magnetic recording media of this invention.
また、本発明は、研磨パッドと、研磨砥粒を含むpH7未満の研磨液と、を用いてガラス基板の主表面を鏡面研磨する工程を有する、本発明の磁気記録媒体用無アルカリガラスを用いて、磁気ディスク用ガラス基板を製造する方法であって、
前記鏡面研磨工程において、下記式(1)により導出される、ガラス成分の溶出レートf(μg・cm-2・min-1)が、下記式(2)を満たす条件で鏡面研磨を実施することを特徴とする、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供する。
(式(1)中、f0=7.93×106であり、α,βは、無アルカリガラスのSiO2含有量wが60質量%以上の場合、α=0.0121×w−1.46,β=−0.0868×w+4.38であり、無アルカリガラスのSiO2含有量wが60質量%未満の場合、α=0.0562×w−4.07,β=−0.381×w+21.8であり、pHは研磨液のpH値であり、γ=5.81×103である。)
1×10-3≦f≦1 (2)
Moreover, this invention uses the alkali free glass for magnetic recording media of this invention which has the process of carrying out the mirror polishing of the main surface of a glass substrate using the polishing pad and polishing liquid less than pH7 containing an abrasive grain. A method of manufacturing a glass substrate for a magnetic disk,
In the mirror polishing step, mirror polishing is performed under the condition that the elution rate f (μg · cm −2 · min −1 ) of the glass component derived from the following formula (1) satisfies the following formula (2). The manufacturing method of the glass substrate for magnetic discs characterized by these.
(In the formula (1), f 0 = 7.93 × 10 6 , and α and β are α = 0.0121 × w−1 when the SiO 2 content w of the alkali-free glass is 60% by mass or more. .46, β = −0.0868 × w + 4.38, and when the SiO 2 content w of the alkali-free glass is less than 60% by mass, α = 0.0562 × w−4.07, β = −0. (381 × w + 21.8, pH is the pH value of the polishing liquid, and γ = 5.81 × 10 3 )
1 × 10 −3 ≦ f ≦ 1 (2)
本発明の無アルカリガラスは、磁気記録媒体用基板ガラスとして好適である。 The alkali-free glass of the present invention is suitable as a substrate glass for a magnetic recording medium.
次に各成分の組成範囲について説明する。SiO2は、ヤング率を高くし、失透温度TLを下げ、粘性も高くならず溶解温度が上昇しない、清澄時に泡が抜けきらず気泡が混入するおそれがないため、65%(質量%、以下特記しないかぎり同じ)以下とする。また、平均熱膨張係数が低くし、失透温度TLを下げるため、40%以上とする。好ましくは42〜63%、さらに好ましくは44〜61%である。 Next, the composition range of each component will be described. SiO 2 increases the Young's modulus, lowers the devitrification temperature T L , does not increase the viscosity and does not increase the dissolution temperature, and does not escape bubbles during clarification, and there is no possibility of bubbles being mixed in. The same shall apply hereinafter unless otherwise specified). Further, in order to reduce the average coefficient of thermal expansion and lower the devitrification temperature TL , the content is made 40% or more. Preferably it is 42 to 63%, more preferably 44 to 61%.
Al2O3は、ガラスの分相性を抑制し、平均熱膨脹係数を下げ、ガラス転移点Tgを上げ、ヤング率を高くするため、後述するコンパクションを低くするため、23.5%超とする。また、失透温度TLが上昇しない、粘性も高くならず溶解温度が上昇しない、清澄時に泡が抜けきらず気泡が混入するおそれがないため、30%以下とする。好ましくは24〜29%、さらに好ましくは24.5〜28%である。 Al 2 O 3 suppresses the phase separation property of the glass, lowers the average thermal expansion coefficient, raises the glass transition point Tg, increases the Young's modulus, and lowers the compaction described later, so it exceeds 23.5%. Further, the devitrification temperature T L does not increase, the viscosity does not increase and the melting temperature does not increase, and bubbles do not escape during clarification, and there is no possibility of bubbles being mixed in, so the content is made 30% or less. Preferably it is 24-29%, More preferably, it is 24.5-28%.
MgOは、溶解性を向上させ、ヤング率を向上させるため、2.5%以上含有させる必要がある。しかし、失透温度TLを下げるため、後述するコンパクションを低くするため、20%以下とする。好ましくは3〜19%、さらに好ましくは3.5%〜18%である。 MgO needs to be contained at 2.5% or more in order to improve solubility and improve Young's modulus. However, in order to lower the devitrification temperature TL, to reduce the compaction described later, the content is made 20% or less. Preferably it is 3 to 19%, more preferably 3.5 to 18%.
CaOは、溶解性を向上させ、MgOと共に含有することで失透の発生を抑制できるため、2%以上含有させる必要がある。しかし、平均熱膨張係数が低くするため、後述するコンパクションを低くするため、30%以下とする。好ましくは3〜29%、さらに好ましくは4〜28%である。 Since CaO improves solubility and contains together with MgO, the occurrence of devitrification can be suppressed, so it is necessary to contain 2% or more. However, in order to reduce the average thermal expansion coefficient, to reduce the compaction described later, the content is made 30% or less. Preferably it is 3-29%, More preferably, it is 4-28%.
SiO2+Al2O3が90%以下であれば、ヤング率が高くなり、失透温度TLが下がり、粘性も高くならず溶解温度が上昇しない、清澄時に泡が抜けきらず気泡が混入するおそれがない。また70%以上であれば、平均熱膨張係数が低くなり、後述するコンパクションを低くできる。好ましくは72%〜88%、さらに好ましくは74%〜86%である。 If SiO 2 + Al 2 O 3 is 90% or less, the Young's modulus increases, the devitrification temperature T L decreases, the viscosity does not increase and the melting temperature does not increase, and bubbles may not be removed during clarification and bubbles may be mixed in There is no. Moreover, if it is 70% or more, an average thermal expansion coefficient will become low and the compaction mentioned later can be made low. Preferably they are 72%-88%, More preferably, they are 74%-86%.
本発明の効果を妨げない範囲で、他の成分、例えば以下の成分を含有してもよい。この場合の他の成分は、ヤング率の低下などを抑えるために、好ましくは5%未満、より好ましくは3%未満、さらに好ましくは1%未満、さらにより好ましくは0.5%未満であり、特に好ましくは、実質的に、すなわち不可避的不純物を除き、含有しないことが好ましい。したがって、本発明において、SiO2、Al2O3、CaO、および、MgOの合計含有量は95%以上であることが好ましく、96%以上であることがより好ましく、97%以上であることがより好ましく、99%以上であることがさらに好ましく、99.5%以上であることがさらにより好ましい。実質的に、即ち不可避的不純物を除き、SiO2、Al2O3、CaO、および、MgOからなることが特に好ましい。 Other components such as the following components may be contained as long as the effects of the present invention are not hindered. The other components in this case are preferably less than 5%, more preferably less than 3%, even more preferably less than 1%, and even more preferably less than 0.5% in order to suppress a decrease in Young's modulus, etc. Particularly preferably, it is preferable not to contain substantially except unavoidable impurities. Accordingly, in the present invention, the total content of SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, and MgO is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, and 97% or more. More preferably, it is 99% or more, more preferably 99.5% or more. It is particularly preferred that it consists essentially of SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO and MgO, excluding unavoidable impurities.
B2O3は、ガラスの溶解反応性をよくし、また、失透温度TLを低下させるため5%未満含有できる。しかし、多すぎるとヤング率が低下する。したがって3%未満が好ましく、1%未満がさらに好ましく、0.5%未満がさらにより好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。 B 2 O 3 can be contained in an amount of less than 5% in order to improve the melting reactivity of the glass and to lower the devitrification temperature TL . However, if it is too much, the Young's modulus decreases. Accordingly, it is preferably less than 3%, more preferably less than 1%, even more preferably less than 0.5%, and particularly preferably not substantially contained.
SrOは、ガラスの失透温度TLを上昇させず溶解性を向上させるため5%未満含有できる。しかし、多すぎると平均熱膨張係数が増加する。したがって3%未満が好ましく、1%未満がさらに好ましく、0.5%未満がさらにより好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。 SrO can be contained in an amount of less than 5% in order to improve the solubility without increasing the devitrification temperature TL of the glass. However, if the amount is too large, the average coefficient of thermal expansion increases. Accordingly, it is preferably less than 3%, more preferably less than 1%, even more preferably less than 0.5%, and particularly preferably not substantially contained.
BaOは、ガラスの溶解性を向上させるため5%未満含有できる。しかし、多すぎると平均熱膨張係数が増加する。したがって3%未満が好ましく、1%未満がさらに好ましく、0.5%未満がさらにより好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。 BaO can be contained in an amount of less than 5% in order to improve the solubility of glass. However, if the amount is too large, the average coefficient of thermal expansion increases. Accordingly, it is preferably less than 3%, more preferably less than 1%, even more preferably less than 0.5%, and particularly preferably not substantially contained.
ZrO2は、ガラスのヤング率を向上させるため3%未満含有できる。しかし、多すぎると失透温度TLが上昇する。したがって2%未満が好ましく、1%未満がさらに好ましく、0.5%未満がさらにより好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。 ZrO 2 can be contained in an amount of less than 3% in order to improve the Young's modulus of the glass. However, if the amount is too large, the devitrification temperature T L increases. Accordingly, it is preferably less than 2%, more preferably less than 1%, even more preferably less than 0.5%, and particularly preferably not substantially contained.
なお、本発明のガラスは、磁気記録媒体製造時にガラス表面に設ける金属ないし酸化物薄膜の特性劣化を生じさせないために、アルカリ金属酸化物を不純物レベルを超えて(すなわち実質的に)含有しないのが好ましい。また、ガラスのリサイクルを容易にするため、PbO、As2O3、Sb2O3は実質的に含有しないことが好ましい。
また本発明ではガラスの溶解性、清澄性、成形性を改善するため、ガラス原料にはZnO、SO3、Fe2O3、F、Cl、SnO2を総量で1%未満、好ましくは0.5%未満、より好ましくは0.3%未満、さらにより好ましくは0.1%未満含有できる。
The glass of the present invention does not contain an alkali metal oxide exceeding the impurity level (ie substantially) so as not to cause deterioration of the properties of the metal or oxide thin film provided on the glass surface during the production of the magnetic recording medium. Is preferred. In order to facilitate recycling of the glass, it is preferable that PbO, As 2 O 3 and Sb 2 O 3 are not substantially contained.
In the present invention, in order to improve the solubility, clarity and formability of the glass, the total amount of ZnO, SO 3 , Fe 2 O 3 , F, Cl and SnO 2 is less than 1%, preferably 0.8%. It can be contained less than 5%, more preferably less than 0.3%, and even more preferably less than 0.1%.
本発明の無アルカリガラスは、ヤング率が90GPa以上であるため、破壊靭性が向上しており、ガラス板の薄板化が求められる磁気記録媒体用基板ガラスに好適である。92GPa以上がより好ましく、94GPa以上がさらに好ましい。 Since the alkali-free glass of the present invention has a Young's modulus of 90 GPa or more, the fracture toughness is improved, and it is suitable for a substrate glass for a magnetic recording medium in which a thin glass plate is required. 92 GPa or more is more preferable, and 94 GPa or more is more preferable.
また、本発明の無アルカリガラスは、ハードディスクドライブの回転時の反りやたわみが低減し、磁気記録媒体の高密度化に対応できるため、比弾性率(ヤング率/密度)が35GPa・cm3/g以上であることが好ましい。36GPa・cm3/g以上がより好ましく、37GPa・cm3/g以上がさらに好ましい。 In addition, since the alkali-free glass of the present invention reduces warping and deflection during rotation of the hard disk drive and can cope with higher density of the magnetic recording medium, the specific modulus (Young's modulus / density) is 35 GPa · cm 3 / It is preferable that it is more than g. 36 GPa · cm 3 / g or more is more preferable, and 37 GPa · cm 3 / g or more is more preferable.
本発明の無アルカリガラスは、磁気記録媒体製造時の熱変形を抑えられるため、ガラス転移点Tgが740℃以上であることが好ましい。
本発明の無アルカリガラスは、ガラス転移点Tgが740℃以上であると、製造プロセスにおいてガラスの仮想温度が上昇しやすい用途(例えば、板厚0.7mm以下、好ましくは0.5mm以下、より好ましくは0.3mm以下、さらに好ましくは0.1mm以下の磁気記録媒体用ガラス基板)に適している。
板厚0.7mm以下、さらには0.5mm以下、さらには0.3mm以下、さらには0.1mm以下の板ガラスの成形では、成形時の引き出し速度が速くなる傾向があるため、ガラスの仮想温度が上昇し、ガラスの熱変形が増大しやすい。この場合、高ガラス転移点Tgのガラスであると、熱変形を抑制することができる。
The alkali-free glass of the present invention preferably has a glass transition point Tg of 740 ° C. or higher because thermal deformation during production of the magnetic recording medium can be suppressed.
When the glass transition point Tg is 740 ° C. or higher, the alkali-free glass of the present invention has an application in which the fictive temperature of the glass tends to increase in the production process (for example, a plate thickness of 0.7 mm or less, preferably 0.5 mm or less, more The glass substrate is preferably 0.3 mm or less, more preferably 0.1 mm or less.
When forming a sheet glass having a plate thickness of 0.7 mm or less, further 0.5 mm or less, further 0.3 mm or less, and further 0.1 mm or less, the drawing speed at the time of forming tends to increase. Increases and thermal deformation of the glass tends to increase. In this case, thermal deformation can be suppressed when the glass has a high glass transition point Tg.
また、本発明の無アルカリガラスは、粘度ηが102ポイズ(dPa・s)となる温度T2が1730℃以下であることが好ましく、より好ましくは1710℃以下、さらに好ましくは1690℃以下になっているため溶解が比較的容易である。 In the alkali-free glass of the present invention, the temperature T 2 at which the viscosity η becomes 10 2 poise (dPa · s) is preferably 1730 ° C. or less, more preferably 1710 ° C. or less, and further preferably 1690 ° C. or less. Therefore, dissolution is relatively easy.
また、本発明の無アルカリガラスは、粘度ηが104ポイズ(dPa・s)となる温度T4が1370℃以下であることが好ましく、より好ましくは1350℃以下、さらに好ましくは1330℃以下になっているため、フロート法による成型が可能である。 In the alkali-free glass of the present invention, the temperature T 4 at which the viscosity η becomes 10 4 poise (dPa · s) is preferably 1370 ° C. or less, more preferably 1350 ° C. or less, and further preferably 1330 ° C. or less. Therefore, it can be molded by the float process.
本発明において、熱変形の指標に、ガラスのコンパクションを用いることができる。
コンパクションとは、加熱処理の際にガラス構造の緩和によって発生するガラス熱収縮率である。本発明の無アルカリガラスは、コンパクションがきわめて低い。
本発明においてコンパクションとは、次に説明する方法で測定した値を意味するものとする。
初めに、対象となるガラスを1550℃〜1650℃で溶解した後、溶融ガラスを流し出し、板状に成形後冷却する。得られた板状ガラスを研磨加工して100mm×20mm×1mmのガラス板を得る。
次に、得られたガラス板をガラス転移点Tg+70℃まで加熱し、この温度で1分間保持した後、降温速度40℃/分で室温まで冷却する。その後、ガラス板の表面に圧痕を長辺方向に2箇所、間隔A(A=90mm)で打ち、処理前試料とする。
次に処理前試料を450℃まで昇温速度100℃/時間で加熱し、450℃で2時間保持した後、降温速度100℃/時間で室温まで冷却し処理後試料1とする。
そして、処理後試料1の圧痕間距離B1を測定する。
このようにして得たA、B1から下記式を用いてコンパクションC1を算出する。
C1[ppm]=(A−B1)/A×106
また処理前試料を600℃まで昇温速度100℃/時間で加熱し、600℃で1時間保持した後、降温速度100℃/時間で室温まで冷却し処理後試料2とする。
そして、処理後試料2の圧痕間距離B2を測定する。
このようにして得たA、B2から下記式を用いてコンパクションC2を算出する。
C2[ppm]=(A−B2)/A×106
In the present invention, glass compaction can be used as an indicator of thermal deformation.
Compaction is the glass heat shrinkage generated by relaxation of the glass structure during the heat treatment. The alkali-free glass of the present invention has a very low compaction.
In the present invention, compaction means a value measured by the method described below.
First, the target glass is melted at 1550 ° C. to 1650 ° C., and then the molten glass is poured out and cooled after being formed into a plate shape. The obtained plate glass is polished to obtain a glass plate of 100 mm × 20 mm × 1 mm.
Next, the obtained glass plate is heated to the glass transition point Tg + 70 ° C., held at this temperature for 1 minute, and then cooled to room temperature at a temperature drop rate of 40 ° C./min. Thereafter, two indentations are made on the surface of the glass plate in the long side direction at intervals A (A = 90 mm) to obtain a sample before processing.
Next, the pre-treatment sample is heated to 450 ° C. at a temperature increase rate of 100 ° C./hour, held at 450 ° C. for 2 hours, and then cooled to room temperature at a temperature decrease rate of 100 ° C./hour to obtain a sample 1 after treatment.
And the distance B1 between impressions of the sample 1 after a process is measured.
The compaction C1 is calculated from A and B1 thus obtained using the following formula.
C1 [ppm] = (A−B1) / A × 10 6
The sample before treatment is heated to 600 ° C. at a temperature rising rate of 100 ° C./hour, held at 600 ° C. for 1 hour, and then cooled to room temperature at a temperature lowering rate of 100 ° C./hour to obtain sample 2 after treatment.
And the distance B2 between impressions of the sample 2 after a process is measured.
The compaction C2 is calculated from A and B2 thus obtained using the following formula.
C2 [ppm] = (A−B2) / A × 10 6
本発明の無アルカリガラスは、コンパクションC1が5ppm以下であることが好ましい。一方、コンパクションC2が50ppm以下であるあることが好ましい。好ましくは47ppm以下であり、さらに好ましくは44ppm以下である。 The alkali-free glass of the present invention preferably has a compaction C1 of 5 ppm or less. On the other hand, the compaction C2 is preferably 50 ppm or less. Preferably it is 47 ppm or less, More preferably, it is 44 ppm or less.
本発明の無アルカリガラスは、例えば次のような方法で製造できる。通常使用される各成分の原料を目標成分になるように調合し、これを溶解炉に連続的に投入し、1550〜1650℃に加熱して溶融する。この溶融ガラスをフロート法により所定の板厚に成形し、徐冷後切断することによって板ガラスを得ることができる。 The alkali-free glass of the present invention can be produced, for example, by the following method. The raw materials of each component that are usually used are blended so as to become target components, which are continuously charged into a melting furnace and heated to 1550 to 1650 ° C. to melt. The molten glass is formed into a predetermined plate thickness by the float method, and then the glass plate can be obtained by slow cooling and cutting.
本発明の無アルカリガラスを用いて磁気ディスク用ガラス基板を製造する場合、上記の手順で得られた板ガラスを所定の形状のガラス基板に加工した後、該ガラス基板の主表面を、研磨パッドと、研磨砥粒を含むpH7未満の研磨液と、を用いて鏡面研磨する。
本発明では、下記式(1)により導出される、ガラス成分の溶出レートf(μg・cm-2・min-1)が、下記式(2)を満たす条件で鏡面研磨を実施する。
(式(1)中、f0=7.93×106であり、α,βは、無アルカリガラスのSiO2含有量wが60質量%以上の場合、α=0.0121×w−1.46,β=−0.0868×w+4.38であり、無アルカリガラスのSiO2含有量wが60質量%未満の場合、α=0.0562×w−4.07,β=−0.381×w+21.8であり、pHは研磨液のpH値であり、γ=5.81×103である。)
1×10-3≦f≦1 (2)
When producing a glass substrate for a magnetic disk using the alkali-free glass of the present invention, after processing the plate glass obtained by the above procedure into a glass substrate having a predetermined shape, the main surface of the glass substrate is used as a polishing pad. Then, mirror polishing is performed using a polishing liquid containing polishing abrasive grains having a pH of less than 7.
In the present invention, mirror polishing is performed under the condition that the elution rate f (μg · cm −2 · min −1 ) of the glass component derived by the following formula (1) satisfies the following formula (2).
(In the formula (1), f 0 = 7.93 × 10 6 , and α and β are α = 0.0121 × w−1 when the SiO 2 content w of the alkali-free glass is 60% by mass or more. .46, β = −0.0868 × w + 4.38, and when the SiO 2 content w of the alkali-free glass is less than 60% by mass, α = 0.0562 × w−4.07, β = −0. (381 × w + 21.8, pH is the pH value of the polishing liquid, and γ = 5.81 × 10 3 )
1 × 10 −3 ≦ f ≦ 1 (2)
上記式(1)は、本発明の無アルカリガラス、すなわち、SiO2、Al2O3、MgO、および、CaOを主成分とする無アルカリガラスについて、pH7未満の研磨液に対するガラス成分の溶出レートfに及ぼす因子を、無アルカリガラスのSiO2含有量(w)、研磨液の温度(T)、および、研磨液のpH値(pH)の3つの因子に特定し、これら特定した因子によるガラス成分の溶出レートfへの影響を定量し、定式化したものである。
上記式(1)により導出されるガラス成分の溶出レートfが、上記式(2)を満たす条件で鏡面研磨を実施することにより、ガラス基板の主表面の表面粗さの悪化を抑制できる。また、ガラス成分の溶出による、研磨液のpH値に変動を抑制し、安定した研磨加工速度が確保される。
fが、1μg・cm-2・min-1より大きいと、ガラス基板の主表面の表面粗さが悪化する。また、ガラス成分の溶出により、研磨液のpH値に変動が生じ、安定した研磨加工速度が確保できなくなる。
一方、fが、1×10-3μg・cm-2・min-1未満の場合、研磨加工速度が著しく低下するため生産性が低下する。
本発明では、下記式(1)により導出される、ガラス成分の溶出レートf(μg・cm-2・min-1)が、下記式(2)を満たす条件で鏡面研磨を実施することにより、本発明に属する任意の組成の無アルカリガラスを用いて、極めて平坦度が高い磁気ディスク用ガラス基板を製造することができる。
The above formula (1) represents the elution rate of the glass component with respect to the polishing liquid having a pH of less than 7 for the alkali-free glass of the present invention, that is, the alkali-free glass mainly composed of SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, and CaO. Factors affecting f are specified as three factors: SiO 2 content (w) of alkali-free glass, polishing liquid temperature (T), and polishing liquid pH value (pH). The effect of the component on the elution rate f is quantified and formulated.
The glass surface elution rate f derived from the above formula (1) performs mirror polishing under the condition satisfying the above formula (2), thereby suppressing the deterioration of the surface roughness of the main surface of the glass substrate. Moreover, the fluctuation | variation to the pH value of polishing liquid by elution of a glass component is suppressed, and the stable grinding | polishing processing speed is ensured.
When f is larger than 1 μg · cm −2 · min −1 , the surface roughness of the main surface of the glass substrate is deteriorated. Further, the elution of the glass component causes a change in the pH value of the polishing liquid, making it impossible to secure a stable polishing processing speed.
On the other hand, when f is less than 1 × 10 −3 μg · cm −2 · min −1 , the polishing speed is remarkably reduced, so that productivity is lowered.
In the present invention, the glass component elution rate f (μg · cm −2 · min −1 ) derived by the following formula (1) is mirror-polished under the condition satisfying the following formula (2): Using a non-alkali glass having any composition belonging to the present invention, a glass substrate for a magnetic disk having extremely high flatness can be produced.
上記式(2)を満たす条件で鏡面研磨を実施するには、磁気ディスク用ガラス基板の製造に使用する無アルカリガラスのSiO2含有量(w)に応じて、研磨液の温度(T)、および/または、研磨液のpH値(pH)を適宜調節すればよい。
図1は、SiO2、Al2O3、MgO、および、CaOを主成分とする無アルカリガラスについて、無アルカリガラスのSiO2含有量(w)と、ガラス成分の溶出レートfと、の関係を示したグラフである。図1中のプロット(点)は、下記手順で求めた溶出レートの実測値である。
ガラス成分の溶出レートfは、縦および横40mm、厚さ1mmの両面を鏡面研磨したガラス基板を作製し、これを塩酸に5時間から45時間浸漬し、浸漬前後の質量差を測定することにより算出した。
なお、(模擬)研磨液としては、pH値が1の塩酸を使用した。(模擬)研磨液の温度(T)は、50℃、70℃、90℃の3通りで実施した。
図2は、図1と同じく、無アルカリガラスのSiO2含有量(w)と、ガラス成分の溶出レートfと、の関係を示したグラフである。但し、(模擬)研磨液の温度(T)は90℃のみとし、(模擬)研磨液のpH値は1、2、3の3通りで実施した。図2中のプロット(点)は、上記手順で求めた溶出レートの実測値である。
In order to carry out mirror polishing under the condition satisfying the above formula (2), the temperature (T) of the polishing liquid, depending on the SiO 2 content (w) of the alkali-free glass used for the production of the glass substrate for magnetic disk, And / or the pH value (pH) of the polishing liquid may be appropriately adjusted.
FIG. 1 shows the relationship between the SiO 2 content (w) of the alkali-free glass and the elution rate f of the glass component for the alkali-free glass mainly composed of SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, and CaO. It is the graph which showed. The plot (point) in FIG. 1 is an actual measurement value of the elution rate obtained by the following procedure.
The elution rate f of the glass component is obtained by preparing a glass substrate having both the length and width of 40 mm and thickness of 1 mm mirror-polished and immersing this in hydrochloric acid for 5 to 45 hours, and measuring the mass difference before and after the immersion. Calculated.
As the (simulated) polishing liquid, hydrochloric acid having a pH value of 1 was used. (Simulation) The temperature (T) of the polishing liquid was 50 ° C, 70 ° C, and 90 ° C.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the SiO 2 content (w) of the alkali-free glass and the elution rate f of the glass component, as in FIG. However, the temperature (T) of the (simulated) polishing liquid was 90 ° C., and the pH value of the (simulated) polishing liquid was 1, 2, and 3 types. Plots (points) in FIG. 2 are measured values of the elution rate determined by the above procedure.
上記したガラス基板の所定の形状は、特に限定されないが、一例をあげると、中央部に円孔を有する円盤形状である。
所定の形状のガラス基板に加工した後、ガラス基板の主表面を鏡面研磨する前に、通常は、ガラス基板の上下両主平面に、遊離砥粒または固定砥粒工具を用いて研削(ラッピング)加工する。また、ガラス基板の形状が、中央部に円孔を有する円盤形状の場合、ガラス基板の内周端面および外周端面を研磨する。
The predetermined shape of the glass substrate described above is not particularly limited, but as an example, it is a disk shape having a circular hole in the center.
After processing into a glass substrate of a predetermined shape, before mirror polishing the main surface of the glass substrate, it is usually ground (lapping) on both the upper and lower main surfaces of the glass substrate using loose abrasives or fixed abrasive tools Process. Moreover, when the shape of a glass substrate is a disk shape which has a circular hole in the center part, the inner peripheral end surface and outer peripheral end surface of a glass substrate are grind | polished.
ガラス基板の主表面の鏡面研磨には、たとえば、図3に示す両面研磨装置を使用できる。この両面研磨装置20は、上下に対向して配置された上定盤201と下定盤202、およびこれらの間に配設されたキャリア30を有する。キャリア30は、その保持部に複数枚のガラス基板10を保持している。上定盤201と下定盤202のガラス基板10と対向する面には、それぞれ樹脂等からなる研磨パッド40、50が装着されている。 For the mirror polishing of the main surface of the glass substrate, for example, a double-side polishing apparatus shown in FIG. 3 can be used. The double-side polishing apparatus 20 includes an upper surface plate 201 and a lower surface plate 202 disposed so as to be opposed to each other in the vertical direction, and a carrier 30 disposed therebetween. The carrier 30 holds a plurality of glass substrates 10 in its holding part. Polishing pads 40 and 50 made of resin or the like are mounted on the surfaces of the upper surface plate 201 and the lower surface plate 202 facing the glass substrate 10, respectively.
図3に示す両面研磨装置20を用いたガラス基板の主表面の鏡面研磨は以下の手順で実施される。
キャリア30の保持部にガラス基板10が保持された状態で、上側の研磨パッド40の研磨面と、下側の研磨パッド50の研磨面との間にガラス基板10を狭持する。研磨パッド40、50の研磨面は、研磨対象物であるガラス基板10に接する面をいう。
上側および下側の研磨パッド40、50の研磨面を、それぞれガラス基板10の両主表面に押し付けた状態で、ガラス基板10の両主表面に、研磨砥粒を含むpH7未満の研磨液を供給するとともに、キャリア30を自転させながらサンギア203の周りを公転させ、かつ上定盤201と下定盤202をそれぞれ所定の回転数で回転させることで、ガラス基板10の両主表面が同時に鏡面研磨される。
Mirror polishing of the main surface of the glass substrate using the double-side polishing apparatus 20 shown in FIG. 3 is performed according to the following procedure.
The glass substrate 10 is held between the polishing surface of the upper polishing pad 40 and the polishing surface of the lower polishing pad 50 in a state where the glass substrate 10 is held by the holding portion of the carrier 30. The polishing surfaces of the polishing pads 40 and 50 are surfaces that are in contact with the glass substrate 10 that is an object to be polished.
In a state where the polishing surfaces of the upper and lower polishing pads 40 and 50 are pressed against both main surfaces of the glass substrate 10, respectively, a polishing liquid having a pH of less than 7 containing abrasive grains is supplied to both main surfaces of the glass substrate 10. In addition, both the main surfaces of the glass substrate 10 are mirror-polished at the same time by rotating around the sun gear 203 while rotating the carrier 30 and rotating the upper surface plate 201 and the lower surface plate 202 at a predetermined rotational speed. The
研磨パッドとしては、軟質または硬質の発泡樹脂からなるものが好ましく、特に軟質発泡ウレタン樹脂からなる研磨パッドが好ましい。 As a polishing pad, what consists of a soft or hard foamed resin is preferable, and especially the polishing pad which consists of a soft foaming urethane resin is preferable.
研磨液としては、研磨砥粒として平均一次粒子径が1〜80nmのシリカ粒子を含有することが好ましい。シリカ粒子の平均一次粒子径は研磨速度を維持するために1nm以上が好ましい。シリカ粒子の平均一次粒子径は、研磨により得られる主平面の表面粗さを小さく適正な値とするために80nm以下が好ましい。シリカ粒子の平均一次粒子径は、1〜60nmの範囲がより好ましく、1〜50nmの範囲がさらに好ましく、1〜40nmの範囲が特に好ましい。なお、この平均一次粒子径は、レーザー回折・散乱式の粒度分布計、動的光散乱方式の粒度分布測定装置、または電子顕微鏡を用いて測定できる。 The polishing liquid preferably contains silica particles having an average primary particle diameter of 1 to 80 nm as abrasive grains. The average primary particle diameter of the silica particles is preferably 1 nm or more in order to maintain the polishing rate. The average primary particle diameter of the silica particles is preferably 80 nm or less in order to reduce the surface roughness of the main plane obtained by polishing to an appropriate value. The average primary particle diameter of the silica particles is more preferably in the range of 1 to 60 nm, further preferably in the range of 1 to 50 nm, and particularly preferably in the range of 1 to 40 nm. The average primary particle size can be measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution meter, a dynamic light scattering particle size distribution measuring device, or an electron microscope.
研磨液に含有されるシリカ粒子は、一部が凝集粒子(二次あるいは三次粒子)として存在してもよい。研磨液中のシリカ粒子の平均粒子径は、動的光散乱方式の粒度分布測定機(例えば、日機装株式会社製、製品名:UPA−EX150)を用いて測定することができるが、こうして測定されたシリカ粒子の平均粒子径(D50)は、一次粒子径と二次以上の粒子径を測定したものとなる。こうして測定される研磨液中のシリカ粒子の平均粒子径(D50)は、10〜40nmの範囲であることが好ましい。なお、D50は、体積基準累積50%粒径である。すなわち、体積基準で粒度分布を求め、全体積を100%とした累積曲線において、累積値が50%となる点の粒径である。 Part of the silica particles contained in the polishing liquid may be present as aggregated particles (secondary or tertiary particles). The average particle size of the silica particles in the polishing liquid can be measured using a dynamic light scattering type particle size distribution analyzer (for example, product name: UPA-EX150 manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The average particle diameter (D 50 ) of the silica particles is obtained by measuring the primary particle diameter and the secondary or larger particle diameter. The average particle diameter (D 50 ) of the silica particles in the polishing liquid thus measured is preferably in the range of 10 to 40 nm. D 50 is a volume-based cumulative 50% particle size. That is, it is the particle size at which the cumulative value becomes 50% in the cumulative curve in which the particle size distribution is obtained on a volume basis and the total volume is 100%.
研磨液には、研磨砥粒の分散媒として水が含有される。水については特に制限はないが、後述する他の成分に対する影響、不純物の混入、pH等への影響の少なさの点から、純水、超純水、イオン交換水等を使用することが好ましい。そして、研磨砥粒がシリカ粒子の場合、研磨液におけるシリカ粒子の含有割合(濃度)は、3〜30質量%とすることが好ましい。シリカ粒子の含有割合が3質量%未満の場合には、十分な研磨速度を得ることが難しい。また、含有割合が30質量%を超えると、後述する手順で研磨液のpH値を7未満に調整した際に、シリカ粒子が凝集しやすくなる。シリカ粒子の含有割合は、5〜25質量%がより好ましく、7〜20質量%がさらに好ましく、10〜18質量%が特に好ましい。 The polishing liquid contains water as a dispersion medium for the abrasive grains. Although there is no particular limitation on water, it is preferable to use pure water, ultrapure water, ion-exchanged water, etc. from the viewpoint of influence on other components described later, contamination of impurities, and less influence on pH and the like. . And when an abrasive grain is a silica particle, it is preferable that the content rate (concentration) of the silica particle in polishing liquid shall be 3-30 mass%. When the content ratio of the silica particles is less than 3% by mass, it is difficult to obtain a sufficient polishing rate. Moreover, when a content rate exceeds 30 mass%, when adjusting the pH value of polishing liquid to less than 7 in the procedure mentioned later, it will become easy to aggregate a silica particle. As for the content rate of a silica particle, 5-25 mass% is more preferable, 7-20 mass% is further more preferable, and 10-18 mass% is especially preferable.
本発明において、pH値が7未満の研磨液を使用する理由は、pH値が7以上の研磨液を使用した場合には、研磨速度が低くなり、十分な生産性を上げることができないからである。研磨液のpH値は、上述したように、上記式(2)を満たす条件で鏡面研磨を実施するために適宜調整されるが、pH値が0.5〜6の範囲が好ましく、pH値が0.5〜5の範囲がより好ましく、pH値が1〜4.5の範囲が特に好ましい。 In the present invention, the reason why a polishing liquid having a pH value of less than 7 is used is that when a polishing liquid having a pH value of 7 or more is used, the polishing rate becomes low and sufficient productivity cannot be increased. is there. As described above, the pH value of the polishing liquid is appropriately adjusted in order to perform mirror polishing under the condition satisfying the above formula (2), but the pH value is preferably in the range of 0.5 to 6, and the pH value is A range of 0.5 to 5 is more preferable, and a pH value of 1 to 4.5 is particularly preferable.
研磨液のpH値を7未満とするため、研磨砥粒の分散媒としての水は、無機酸または有機酸を含有する。
無機酸としては、塩酸、硝酸、リン酸、フッ酸等が挙げられる。なかでも、硫酸または塩酸は入手が容易であり、使用者、環境等への影響が少ないため好ましい。
有機酸としては、アスコルビン酸、クエン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、フマル酸、マレイン酸およびフタル酸等を挙げることができる。また、有機酸としては、カルボン酸基を有するカルボン酸を好ましく使用することができる。カルボン酸基を2以上有する2価以上の多価カルボン酸がより好ましい。2価以上の多価カルボン酸は、錯形成作用により、研磨速度を向上させるとともに、砥粒の凝集を抑制して研磨キズの発生を抑える働きをする。すなわち、2価以上の多価カルボン酸は、ガラス基板の鏡面研磨の際に発生する金属イオンを捕捉して錯体(キレート)を形成することで、研磨速度の上昇に寄与するとともに、シリカ粒子の凝集を抑制する働きをする。
2価以上の多価カルボン酸として具体的には、クエン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、フマル酸、マレイン酸およびフタル酸等が挙げられる。特に、クエン酸が好ましい。
In order to make the pH value of the polishing liquid less than 7, water as a dispersion medium for the polishing abrasive grains contains an inorganic acid or an organic acid.
Examples of inorganic acids include hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, and hydrofluoric acid. Of these, sulfuric acid or hydrochloric acid is preferable because it is easily available and has little influence on the user, the environment, and the like.
Examples of the organic acid include ascorbic acid, citric acid, succinic acid, malic acid, tartaric acid, fumaric acid, maleic acid and phthalic acid. As the organic acid, a carboxylic acid having a carboxylic acid group can be preferably used. A divalent or higher polyvalent carboxylic acid having two or more carboxylic acid groups is more preferable. The polyvalent carboxylic acid having a valence of 2 or more functions to improve the polishing rate by a complex forming action and to suppress the generation of polishing scratches by suppressing the aggregation of abrasive grains. That is, the polyvalent carboxylic acid having a valence of 2 or more contributes to an increase in the polishing rate by capturing metal ions generated during mirror polishing of the glass substrate to form a complex (chelate), and the silica particles. It works to suppress aggregation.
Specific examples of the divalent or higher polyvalent carboxylic acid include citric acid, succinic acid, malic acid, tartaric acid, fumaric acid, maleic acid and phthalic acid. In particular, citric acid is preferred.
ガラス基板の主表面の表面粗さが所定値に達した時点で鏡面研磨を終了する。
目標とする表面粗さは、例えば、算術平均粗さ(Ra)が0.4nm以下であり、最大山高さ(Rp)が2nm以下である。算術平均粗さ(Ra)は、好ましくは0.2nm 未満である。最大山高さ(Rp)は、好ましくは1.5nm以下である。
When the surface roughness of the main surface of the glass substrate reaches a predetermined value, the mirror polishing is finished.
The target surface roughness has, for example, an arithmetic average roughness (Ra) of 0.4 nm or less and a maximum peak height (Rp) of 2 nm or less. The arithmetic average roughness (Ra) is preferably less than 0.2 nm. The maximum peak height (Rp) is preferably 1.5 nm or less.
鏡面研磨後のガラス基板の洗浄(例えば、精密洗浄)を行い、磁気ディスク用ガラス基板を得る。鏡面研磨後のガラス基板の洗浄では、例えば、洗剤を用いたスクラブ洗浄を行った後、洗剤溶液へ浸漬した状態での超音波洗浄、純水に浸漬した状態での超音波洗浄を順次行う。洗浄後の乾燥は、例えば、イソプロピルアルコール蒸気による蒸気乾燥により行う。こうして得られた磁気ディスク用ガラス基板の主表面上に、磁性層などの薄膜を形成し、磁気ディスクを製造する。 The glass substrate after mirror polishing is cleaned (for example, precision cleaning) to obtain a magnetic disk glass substrate. In the cleaning of the glass substrate after mirror polishing, for example, after scrub cleaning using a detergent, ultrasonic cleaning in a state immersed in a detergent solution and ultrasonic cleaning in a state immersed in pure water are sequentially performed. Drying after washing is performed, for example, by vapor drying with isopropyl alcohol vapor. A magnetic disk is manufactured by forming a thin film such as a magnetic layer on the main surface of the glass substrate for magnetic disk thus obtained.
以下において例2、3、5〜10、13〜16は実施例、例1、4、11、12は参考例、例17〜19は比較例である。各成分の原料を目標組成になるように調合し、白金坩堝を用いて1550〜1650℃の温度で溶解した。溶解にあたっては、白金スターラを用い撹拌しガラスの均質化を行った。次いで溶解ガラスを流し出し、板状に成形後徐冷した。 Hereinafter, Examples 2, 3, 5 to 10 , and 13 to 16 are Examples, Examples 1 , 4 , 11, and 12 are Reference Examples, and Examples 17 to 19 are Comparative Examples. The raw material of each component was prepared so that it might become a target composition, and it melt | dissolved at the temperature of 1550-1650 degreeC using the platinum crucible. In melting, the mixture was stirred using a platinum stirrer to homogenize the glass. Next, the molten glass was poured out, formed into a plate shape, and then slowly cooled.
表1〜3には、ガラス組成(単位:質量%)と、密度ρ(g/cm3)、ヤング率E(GPa)(超音波法により測定)、比弾性率E/ρ(GPa・cm3/g)、ガラス転移点Tg(単位:℃)、ガラス粘度ηが102ポイズとなる温度T2(単位:℃)、ガラス粘度ηが104ポイズとなる温度T4(単位:℃)、および、コンパクションC1、C2(上述した方法により測定、単位:ppm)を示す。
なお、表1〜3中、括弧書で示した値は計算値である。
In Tables 1 to 3, the values shown in parentheses are calculated values.
表から明らかなように、実施例のガラスはいずれも、ヤング率が90GPa以上と高く、比弾性率が35GPa・cm3/g以上であり、ガラス転移点Tgが740℃以上である。また、T2が1730℃以下であり、T4が1370℃以下である。また、コンパクションC1が5ppm以下であり、コンパクションC2が50ppm以下である。 As is clear from the table, all the glasses of the examples have a high Young's modulus of 90 GPa or higher, a specific modulus of 35 GPa · cm 3 / g or higher, and a glass transition point Tg of 740 ° C. or higher. Further, T 2 is 1730 ° C. or lower and T 4 is 1370 ° C. or lower. Moreover, the compaction C1 is 5 ppm or less, and the compaction C2 is 50 ppm or less.
例4、12については、段落[0035]に記載する手順でガラス成分の溶出レートを測定した。なお、(模擬)研磨液のpH値が、(模擬)研磨液の温度(T)、および、ガラス成分の溶出レートの測定値はそれぞれ以下の通りである。なお、これらの場合の無アルカリガラスのSiO2含有量(w)、研磨液の温度(T)および研磨液のpH値(pH)を式(1)に適用して導出されるガラス成分の溶出レートfも示す。
例4−1
(模擬)研磨液のpH値:1
研磨液の温度:50℃
ガラス成分の溶出レート:6.6μg・cm-2・min-1
f:5.7μg・cm-2・min-1
例4−2
(模擬)研磨液のpH値:1
研磨液の温度:70℃
ガラス成分の溶出レート:21.9μg・cm-2・min-1
f:15.9μg・cm-2・min-1
例4−3
(模擬)研磨液のpH値:1
研磨液の温度:90℃
ガラス成分の溶出レート:61.7μg・cm-2・min-1
f:40μg・cm-2・min-1
例4−4
(模擬)研磨液のpH値:2
研磨液の温度:90℃
ガラス成分の溶出レート:2.6μg・cm-2・min-1
f:2.1μg・cm-2・min-1
例4−5
(模擬)研磨液のpH値:3
研磨液の温度:90℃
ガラス成分の溶出レート:4.9×10-2μg・cm-2・min-1
f:0.1μg・cm-2・min-1
例12−1
(模擬)研磨液のpH値:1
研磨液の温度:50℃
ガラス成分の溶出レート:4.6μg・cm-2・min-1
f:3.8μg・cm-2・min-1
例12−2
(模擬)研磨液のpH値:1
研磨液の温度:70℃
ガラス成分の溶出レート:15.4μg・cm-2・min-1
f:10.9μg・cm-2・min-1
例12−3
(模擬)研磨液のpH値:1
研磨液の温度:90℃
ガラス成分の溶出レート:45.8μg・cm-2・min-1
f:27.8μg・cm-2・min-1
例12−4
(模擬)研磨液のpH値:2
研磨液の温度:90℃
ガラス成分の溶出レート:1.6μg・cm-2・min-1
f:1.53μg・cm-2・min-1
例12−5
(模擬)研磨液のpH値:3
研磨液の温度:90℃
ガラス成分の溶出レート:5.8×10-2μg・cm-2・min-1
f:0.08μg・cm-2・min-1
For Examples 4 and 12, the elution rate of the glass component was measured by the procedure described in paragraph [0035]. The pH values of the (simulated) polishing liquid, the temperature (T) of the (simulated) polishing liquid, and the measured values of the elution rate of the glass component are as follows. In addition, the elution of the glass component derived by applying the SiO 2 content (w) of the alkali-free glass in this case, the temperature (T) of the polishing liquid, and the pH value (pH) of the polishing liquid to Equation (1) The rate f is also shown.
Example 4-1
(Simulation) pH value of polishing liquid: 1
Polishing liquid temperature: 50 ° C
Elution rate of glass component: 6.6 μg · cm −2 · min −1
f: 5.7 μg · cm −2 · min −1
Example 4-2
(Simulation) pH value of polishing liquid: 1
Polishing liquid temperature: 70 ° C
Elution rate of glass component: 21.9 μg · cm −2 · min −1
f: 15.9 μg · cm −2 · min −1
Example 4-3
(Simulation) pH value of polishing liquid: 1
Polishing liquid temperature: 90 ° C
Elution rate of glass component: 61.7 μg · cm −2 · min −1
f: 40 μg · cm −2 · min −1
Example 4-4
(Simulation) pH value of polishing liquid: 2
Polishing liquid temperature: 90 ° C
Elution rate of glass component: 2.6 μg · cm −2 · min −1
f: 2.1 μg · cm −2 · min −1
Example 4-5
(Simulation) pH value of polishing liquid: 3
Polishing liquid temperature: 90 ° C
Elution rate of glass component: 4.9 × 10 −2 μg · cm −2 · min −1
f: 0.1 μg · cm −2 · min −1
Example 12-1
(Simulation) pH value of polishing liquid: 1
Polishing liquid temperature: 50 ° C
Elution rate of glass component: 4.6 μg · cm −2 · min −1
f: 3.8 μg · cm −2 · min −1
Example 12-2
(Simulation) pH value of polishing liquid: 1
Polishing liquid temperature: 70 ° C
Elution rate of glass component: 15.4 μg · cm −2 · min −1
f: 10.9 μg · cm −2 · min −1
Example 12-3
(Simulation) pH value of polishing liquid: 1
Polishing liquid temperature: 90 ° C
Elution rate of glass component: 45.8 μg · cm −2 · min −1
f: 27.8 μg · cm −2 · min −1
Example 12-4
(Simulation) pH value of polishing liquid: 2
Polishing liquid temperature: 90 ° C
Elution rate of glass component: 1.6 μg · cm −2 · min −1
f: 1.53 μg · cm −2 · min −1
Example 12-5
(Simulation) pH value of polishing liquid: 3
Polishing liquid temperature: 90 ° C
Elution rate of glass component: 5.8 × 10 −2 μg · cm −2 · min −1
f: 0.08 μg · cm −2 · min −1
例4のガラスを用いて作製されるガラス基板について、図3に示す両面研磨装置20を用いて、ガラス基板の両主表面を鏡面研磨する。研磨砥粒として、平均一次粒子径が30
nmのシリカ粒子を使用し、分散剤として、pH値が3の塩酸を使用する。研磨液におけるシリカ粒子の含有割合(濃度)は、10質量%であり、研磨液の温度(T)は90℃である。軟質発泡ウレタン樹脂からなる研磨パッドを使用し、ガラス基板の両主表面の算術平均粗さ(Ra)が0.4nm以下、最大山高さ(Rp)が2nm以下となるまで鏡面研磨する。
例4のガラスを用いて作製されるガラス基板について、上記と同様の手順でガラス基板の両主表面を鏡面研磨する。但し、研磨液のpH値および温度(T)は、例4−1〜4−4の条件とする。鏡面研磨後のガラス基板は両主表面の表面粗さが悪化し、算術平均粗さ(Ra)が0.4nm超、最大山高さ(Rp)が2nm超となる。
例12のガラスを用いて作製されるガラス基板について、上記と同様の手順でガラス基板の両主表面を、該両主表面の算術平均粗さ(Ra)が0.4nm以下、最大山高さ(Rp)が2nm以下となるまで鏡面研磨する。なお、研磨液のpH値および温度(T)は、例12−5の条件である。
例12のガラスを用いて作製されるガラス基板について、上記と同様の手順でガラス基板の両主表面を鏡面研磨する。但し、研磨液のpH値および温度(T)は、例12−1〜12−4の条件とする。鏡面研磨後のガラス基板は両主表面の表面粗さが悪化し、算術平均粗さ(Ra)が0.4nm超、最大山高さ(Rp)が2nm超となる。
About the glass substrate produced using the glass of Example 4, both the main surfaces of a glass substrate are mirror-polished using the double-side polish apparatus 20 shown in FIG. As an abrasive grain, the average primary particle diameter is 30
Nanometer silica particles are used, and hydrochloric acid having a pH value of 3 is used as a dispersant. The content rate (concentration) of silica particles in the polishing liquid is 10% by mass, and the temperature (T) of the polishing liquid is 90 ° C. Using a polishing pad made of a soft foamed urethane resin, mirror polishing is performed until the arithmetic average roughness (Ra) of both main surfaces of the glass substrate is 0.4 nm or less and the maximum peak height (Rp) is 2 nm or less.
About the glass substrate produced using the glass of Example 4, both main surfaces of a glass substrate are mirror-polished in the same procedure as the above. However, the pH value and temperature (T) of the polishing liquid are the conditions of Examples 4-1 to 4-4. In the glass substrate after mirror polishing, the surface roughness of both main surfaces deteriorates, the arithmetic average roughness (Ra) exceeds 0.4 nm, and the maximum peak height (Rp) exceeds 2 nm.
About the glass substrate produced using the glass of Example 12, the arithmetic mean roughness (Ra) of the two main surfaces is 0.4 nm or less, the maximum peak height ( Mirror polishing is performed until Rp) is 2 nm or less. The pH value and temperature (T) of the polishing liquid are the conditions of Example 12-5.
About the glass substrate produced using the glass of Example 12, both main surfaces of a glass substrate are mirror-polished in the same procedure as the above. However, the pH value and temperature (T) of the polishing liquid are the conditions of Examples 12-1 to 12-4. In the glass substrate after mirror polishing, the surface roughness of both main surfaces deteriorates, the arithmetic average roughness (Ra) exceeds 0.4 nm, and the maximum peak height (Rp) exceeds 2 nm.
本発明の無アルカリガラスは、磁気記録媒体用基板ガラスとして好適である。 The alkali-free glass of the present invention is suitable as a substrate glass for a magnetic recording medium.
10 ガラス基板
20 両面研磨装置
30 キャリア
40 上側研磨パッド
50 下側研磨パッド
201 上定盤
202 下定盤
203 サンギア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Glass substrate 20 Double-side polish apparatus 30 Carrier 40 Upper side polishing pad 50 Lower side polishing pad 201 Upper surface plate 202 Lower surface plate 203 Sungear
Claims (7)
酸化物基準の質量%表示で、
SiO2 52〜65、
Al2O3 23.5超〜30、
MgO 2.5〜20、
CaO 2〜30
を含有し、
SiO2 +Al2O3が77以上90以下である無アルカリガラス。 Young's modulus is 90 GPa or more,
In mass% display based on oxide,
SiO 2 52 ~65,
Al 2 O 3 over 23.5-30
MgO 2.5-20,
CaO 2-30
Containing
Non- alkali glass having SiO 2 + Al 2 O 3 of 77 to 90.
前記鏡面研磨工程において、下記式(1)により導出される、ガラス成分の溶出レートf(μg・cm-2・min-1)が、下記式(2)を満たす条件で鏡面研磨を実施することを特徴とする、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(式(1)中、f0=7.93×106であり、α,βは、無アルカリガラスのSiO2含有量wが60質量%以上の場合、α=0.0121×w−1.46,β=−0.0868×w+4.38であり、無アルカリガラスのSiO2含有量wが60質量%未満の場合、α=0.0562×w−4.07,β=−0.381×w+21.8であり、pHは研磨液のpH値であり、γ=5.81×103である。)
1×10-3≦f≦1 (2) The alkali-free glass for magnetic recording media according to any one of claims 1 to 5, further comprising a step of mirror polishing the main surface of the glass substrate using a polishing pad and a polishing solution containing polishing abrasive grains having a pH of less than 7. A method for producing a glass substrate for a magnetic disk using
In the mirror polishing step, mirror polishing is performed under the condition that the elution rate f (μg · cm −2 · min −1 ) of the glass component derived from the following formula (1) satisfies the following formula (2). A method for producing a glass substrate for a magnetic disk.
(In the formula (1), f 0 = 7.93 × 10 6 , and α and β are α = 0.0121 × w−1 when the SiO 2 content w of the alkali-free glass is 60% by mass or more. .46, β = −0.0868 × w + 4.38, and when the SiO 2 content w of the alkali-free glass is less than 60% by mass, α = 0.0562 × w−4.07, β = −0. (381 × w + 21.8, pH is the pH value of the polishing liquid, and γ = 5.81 × 10 3 )
1 × 10 −3 ≦ f ≦ 1 (2)
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