CN1309160A - 用于抛光磁记录盘基体的磨料组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于抛光磁记录盘基体、使该磁记录盘表面粗糙度降低的磨料组合物。可获得高密度记录而不发生突起或抛光划痕,能使抛光以经济的速度进行。本发明公开的用于抛光磁记录盘基体的磨料组合物,包含水、二氧化硅、防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢。
Description
发明详述
本发明涉及用于抛光磁记录盘基体的磨料组合物，并具体涉及一种用于抛光磁记录盘基体的磨料组合物，其可获得高精度的磁记录盘表面，并使磁头离开该盘的浮动高度(即间隙)降低。
发明背景
在计算机和文字处理机的外接存储器中，广泛使用磁记录盘(存储硬盘)作为高速查索的手段。制备这种磁记录盘的一个普通实例是将一种Al合金基体在其表面进行NiP化学镀而制备一种基体、表面抛光该基体，并随后通过溅射依次形成Cr合金底层、Co合金磁性膜以及碳保护膜。
当高于磁头浮动高度的不规则物或突起留在磁记录盘表面上时，以预定上浮高度和高速度掠过该盘的磁头会撞击这种突起，引起磁头损坏。当磁记录盘基体有突起和抛光划痕时，在该基体上形成Cr合金底层或Co合金磁性膜的过程中，膜表面上产生突起和抛光划痕造成的缺陷，从而使所获得的磁记录盘无法具有高精度的平坦表面。因此，为了制造具有高精度表面的磁记录盘，盘基体必须精确抛光。
所以，已经提出多种抛光组合物，在对磁记录盘基体抛光期间，这些组合物去除突起、把突起高度减到最小或者几乎不形成抛光划痕。例如，尽管和采用亚微米氧化钛颗粒作抛磨颗粒的先有技术相比，日本待审专利申请特开平第10-121035号(使用一种含有向二氧化钛中添加硝酸铝的组合物)易于获得高的表面精度和高磨耗率，但是，由于磨料颗粒硬度的影响，难以获得目前所需的表面精度。另外，虽然作为使用低硬度二氧化硅精细颗粒作磨料颗粒的结果，日本未审查专利申请特开平第11-167715(使用一种含有向胶态二氧化硅中添加硝酸铝的组合物，)使获得表面精度变得容易，但是，难以获得可用于实际生产中的磨耗率。
发明要解决的问题
为了抛光，能获得高密度磁记录的铝磁记录盘基体，磨料组合物所要求的质量是能获得高精度的碟表面，使磁头浮动高度降低。
本发明的目的是提供一种用于抛光磁记录盘基体的磨料组合物，它降低磁记录盘表面的粗糙度，可获得高密度记录而不发生突起或抛光划痕，并能以经济的高速度进行抛光。
解决问题的手段
为了达到有低浮动高度的铝磁记录盘所需高精度的抛光表面，对磨料组合物进行了广泛研究，结果，本发明人发现一种呈现优异性能的磨料组合物，该磨料组合物使用二氧化硅作为磨料并在其中混合了硝酸铝、防胶凝剂和过氧化氢，由此导致完成本发明。即，本发明由以下各发明组成：
(1)一种磁记录盘基体抛光用的磨料组合物，包括：水、二氧化硅、防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢；
(2)根据以上(1)的磁记录盘基体抛光用磨料组合物，其中二氧化硅选自胶态二氧化硅、热解法二氧化硅和沉淀二氧化硅中的一种或多种；
(3)根据以上(1)或(2)之一的磁记录盘基体抛光用磨料组合物，其中二氧化硅次级颗粒的平均粒度为0.03-0.5微米；
(4)根据以上(1)至(3)任何一项中的磁记录盘基体抛光用磨料组合物，其中该组合物中二氧化硅的浓度为3-30重量％；
(5)根据以上(1)至(4)任何一项中的磁记录盘基体抛光用磨料组合物，其中该防胶凝剂选自膦酸化合物、菲咯啉和乙酰丙酮铝盐中的一种或多种；并且，
(6)根据以上(5)的磁记录盘基体抛光用磨料组合物，其中该膦酸化合物是1-羟基乙烷-1,1-二膦酸。
根据本发明，用于磁记录盘抛光的磨料组合物是由水、二氧化硅、防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢构成，这样，由于存在防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢三种成分，就获得更高的磨耗率。
虽然，本发明抛光用的磨料组合物可有利地用于例如高密度记录所用的基体，如运用磁致电阻(MR)效应的磁头配用的高记录密度用的盘(通常记录密度为1G比特/英寸2或更高)，从改良可靠性的观点出发，它还可有效用于具有更低记录密度的磁记录盘。
本发明的实施方案
在本发明抛光用磨料组合物中，对所含的作为磨料的二氧化硅没有特别的限制，可使用胶态二氧化硅、热解法二氧化硅或沉淀二氧化硅，并且次级颗粒的平均粒度优选为0.03-0.5微米。次级颗粒的平均粒度是指：用MICROTRAC UPA 150(Honeywell制造)测量的值，该产品是一种多普勒激光频谱分析型的粒度分布测量仪。
虽然当二氧化硅次级颗粒的尺寸增加时，由于存在粗颗粒的概率也增加，抑制精细凝胶化和聚集变得更加容易，但是这会引起抛光划痕的出现。另外，如果次级颗粒的尺寸降低，上述凝胶化和聚集也易于发生，这也引起抛光划痕的出现。因此，本发明抛光用磨料组合物中所含的作为磨料二氧化硅的次级颗粒，其平均粒度优选0.03-0.5微米，并且更优选0.04-0.2微米。
如果抛光用磨料组合物中二氧化硅的浓度低于3重量％，则磨耗率显著降低。另外，随着二氧化硅浓度增加，虽然磨耗率也增加，但是如果该浓度超过30重量％，就不能观察到磨耗率的进一步增加，而且，更容易发生凝胶化，特别是在胶态二氧化硅的情形中。考虑到经济上的可行性，二氧化硅浓度的实际上限是30重量％。这样，磨料组合物中的二氧化硅浓度优选在3-30重量％的范围内，更优选在5-15重量％范围内。
虽然，作为在本发明抛光用磨料组合物中使用防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢三种成分混合物的结果，获得相当可观的磨耗促进效果，但是，防胶凝剂的添加量优选为0.1-2重量％，更优选0.3-1重量％，硝酸铝的添加量优选为1-20重量％，更优选2-15重量％，过氧化氢的添加量优选为0.2-5重量，更优选0.5-3重量％。
如果防胶凝剂的添加量小于0.1重量％，则磨耗的促进效果减弱并且更易于产生凝胶。另外，即使防胶凝剂的添加量超过2重量％，磨耗的促进效果也不再增加。
如果硝酸铝的添加量小于1重量％，则磨耗的促进效果减弱。另外，如果硝酸铝的添加量超过20重量％，则更易于产生凝胶。
如果过氧化氢的添加量小于0.2重量％，则磨耗的促进效果减弱。另外，即使过氧化氢的添加量超过5重量％，磨耗的促进效果也不再增加。
本发明中所用的防胶凝剂优选为选自膦酸化合物、菲咯啉和乙酰丙酮铝盐中一类或者两类或更多类的混合物。膦酸化合物的具体实例包括：1-羟基乙烷-1,1-二膦酸(C2H6O7P2)和氨基三甲基膦酸(C2H12O9P3N)，菲咯啉的具体实例为1,10-菲咯啉水合物(C12H8N2·H2O)并且乙酰丙酮铝盐的具体实例为乙酰丙酮的铝配合物盐(Al2[CH(COCH3)3])。其中，特别是作为抛磨促进剂，以1-羟基乙烷-1,1-二膦酸最为有效。
上述各成分浓度均是指磁记录盘基体抛光期间的浓度。在抛光用磨料组合物的制造及运输等过程中是制造具有大于上述浓度的磨料组合物，然后在使用时稀释到上述浓度后使用，这将更为有效。
虽然，能够证明在二氧化硅中混入防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢三种成分，本发明抛光用磨料组合物有相当的磨耗促进效果，但是，其机理还不确定。然而，据认为，分散防胶凝剂的效果具有温和的物理研磨作用，过氧化氢的氧化效果起增强硝酸铝的磨耗促进效果的作用，使化学研磨作用更为有效。通过混合3种成分，磨耗率确实高于任意混合两种成分时的磨耗率，而且确实已抑制了抛光划痕和坑的出现。
除了上述各成分之外，还可向本发明磁记录盘基体抛光用磨料组合物中添加诸如表面活性剂和防腐剂的添加剂。但是，对所加添加剂的类型和用量必须谨慎对待，以便不导致凝胶化。
和现有技术的抛光用磨料组合物类似，本发明的抛光用磨料组合物可通过在水中悬浮二氧化硅，然后添加防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢等来制备。
尽管对本发明抛光用磨料组合物所处理的磁记录盘基体的类型没有特别限制，但是，当本发明磨料组合物用于铝(包括铝合金)基体抛光时，特别是例如经过NiP化学镀覆的铝基体抛光时，由于二氧化硅产生的温和物理研磨作用与防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢产生的化学研磨作用之间的协同作用，可获得高质量抛光表面。
抛光的方法是，将一般用于浆状磨料的抛光垫在磁记录盘基体之上滑动，并在该衬垫和基体之间供入浆料的同时旋转该抛光垫或基体。
用本发明抛光用磨料组合物抛光的基体制造的磁记录盘，具有极低的例如微坑和微小划痕的小瑕疵的产生频率，表面粗糙度(Ra)为约0.2-0.3纳米，并有优异的平面度。
实施例
虽然下文提供本发明实施例的详细说明，但，本发明绝非限于这些实施例。
实施例1-13
将水、防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢按表2中所示的比例添加到胶态二氧化硅(SYTON HT-50F,E.I.du Pont de Nemours and Company)中，制备抛光用的各种水性磨料组合物，之后，用抛光机并在下文的抛光条件下进行抛光。其结果列于表2。
另外，用MICROTRAC UPA 150(Honeywell制造)测定粒度，该产品是一种多普勒激光频谱分析型粒度分布测量仪。测得的粒度分布见表1。
实施例14和15
用介质搅拌磨研磨沉淀二氧化硅(Nippon Silica Industrial Co.,Ltd.,的E-150)和热解法二氧化硅(Nippon Aerosil Co.,Ltd.,的AERSIL50)，并通过分级除去粗颗粒，以制备其中次级颗粒的平均粒度为0.1微米的二氧化硅。接着，按照表2中所示的比例添加水、防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢，以便制备抛光用的各种水性磨料组合物，随后，用抛光机并在如下的抛光条件下进行抛光。其结果列于表2。另外，测得的粒度值见表1。
抛光条件：
采用的基材：3.5英寸铝盘，用NiP进行了化学镀覆。
抛光机使用的抛光条件：
抛光处理机：4-路双面抛光机
抛光衬垫：麂皮型(POLITEX DG,Rodel Inc.)
底压盘转速：60转/分钟
注入浆料速度：50毫升/分钟
抛光时间：5分钟
工作压力：50克/厘米2。
抛光性能的评估：
磨耗率：从抛光铝盘前后重量的差别计算得到。
表面粗糙度：用Talystep和Talydata2000(Rank Taylor Hobson Ltd.)测量。
通过配备扫描探针的P-12表面分析仪(TENCOR)进行3维形态分析，测定抛光划痕和抛光坑的深度。
表2列出了抛光性能的评估结果。在表2中，等级“A”是指抛光划痕或者抛光坑的深度为5纳米或更少的情形，而等级“B”是指抛光划痕或者抛光坑的深度为5-10纳米。在任何实施例和对比例中不存在深度大于10纳米的抛光划痕或抛光坑。
对比例1和2
将水、防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢按表2中所示的比例添加到胶态二氧化硅(SYTON HT-50F,E.I.du Pont de Nemours and Company)中，制备抛光用的一种水性磨料组合物，接着用和这些实施例相同的方式进行抛光。其结果列于表2。
对比例3
用介质搅拌磨研磨二氧化钛(SUPER TITANIA F-2,Showa Titanium Co.Ltd.产品)，随后，经分级除去粗颗粒以首先获得平均粒度为0.3微米的二氧化钛。然后，按照表2所示的比例添加水和硝酸铝，以制备一种抛光用的水性磨料组合物，随后，按照和这些实施例相同的方式抛光。其结果列于表2，另外，测得的粒度值示于表1。
表1
| 产品名称 | 原始粒度(微米) | 次级粒度(微米) | |
| 二氧化硅(1)(硅石(1))二氧化硅(2)(硅石(2))二氧化硅(3)(硅石(3)) | SYTON HT-50FE-150JAEROSIL50 | 0.050.030.05 | 0.050.10.1 |
| 二氧化钛(二氧化钛) | F-2 | 0.06 | 0.3 |
表2
| 抛磨剂 | 防胶凝剂 | 硝酸铝 | 过氧化氢 | 磨耗率(微米分钟) | 表面粗糙度(Ra)(nm) | 抛光划痕 | 抛光坑 | ||
| 种类 添加量(wt％) | 种类 添加量(wt％) | 添加量(wt％) | 添加量(wt％) | ||||||
| 实施例 | 12345678910 | 硅石(1) 2硅石(1) 6硅石(1) 15硅石(1) 6硅石(1) 6硅石(1) 6硅石(1) 6硅石(1) 6硅石(1) 6硅石(1) 6 | 1-羟基乙烷-1,1-二膦酸0.31-羟基乙烷-1,1-二膦酸0.31-羟基乙烷-1,1-二膦酸0.31-羟基乙烷-1,1-二膦酸1.01-羟基乙烷-1,1-二膦酸2.01-羟基乙烷-1,1-二膦酸0.31-羟基乙烷-1,1-二膦酸0.31-羟基乙烷-1,1-二膦酸0.31-羟基乙烷-1,1-二膦酸0.31-羟基乙烷-1,1-二膦酸0.3 | 5.05.05.05.05.02.010.05.05.05.0 | 1.01.01.01.01.01.01.00.10.52.0 | 0.110.200.240.240.250.180.230.120.180.22 | 0.20.20.20.20.20.20.20.20.20.2 | AAAAAAAAAA | AAAAAAAAAA |
| 111213 | 硅石(1) 6硅石(1) 6硅石(1) 6 | 氨基三亚甲基膦酸 0.31,10-菲咯啉一水合物 0.3乙酰丙酮铝盐 0.3 | 5.05.05.0 | 1.01.01.0 | 0.200.190.19 | 0.20.20.2 | AAA | AAA | |
| 1415 | 硅石(2) 6硅石(3) 6 | 1-羟基乙烷-1,1-二膦酸0.31-羟基乙烷-1,1-二膦酸0.3 | 5.05.0 | 1.01.0 | 0.200.20 | 0.20.2 | AA | AA | |
| 对比例 | 123 | 硅石(1) 6硅石(1) 6二氧化钛 6 | - -1-羟基乙烷-1,1-二膦酸0.3- - | 5.0-5.0 | 1.01.0- | 0.080.090.21 | 0.40.20.4 | BAB | AAB |
发明效果
当用本发明供抛光使用的磨料组合物抛光盘时，可显著降低表面粗糙度，并且能以高磨耗率进行抛光。使用抛光盘的磁记录盘用作低浮动高度的硬盘，并且能高密度记录。
使用抛光盘的磁记录盘，特别是，作为高密度记录介质，其利用价值很高，该介质一般以MR头所用的介质(记录密度为1G比特/英寸2或更高)为代表。从高可靠性介质的观点看，它还能用于较低记录密度的磁性记录盘。
Claims (6)
1．一种磁记录盘基体抛光用的磨料组合物，其包含：水、二氧化硅、防胶凝剂、硝酸铝和过氧化氢。
2．根据权利要求1的磁记录盘基体抛光用磨料组合物，其中二氧化硅选自胶态二氧化硅、热解法二氧化硅和沉淀二氧化硅中的一种或多种。
3．根据权利要求1或2之一的磁记录盘基体抛光用磨料组合物，其中二氧化硅次级颗粒的平均粒度为0.03-0.5微米。
4．根据权利要求1至3任何一项中的磁记录盘基体抛光用磨料组合物，其中该组合物中二氧化硅的浓度为3-30重量％。
5．根据权利要求1至4任何一项中的磁记录盘基体抛光用磨料组合物，其中该防胶凝剂选自膦酸化合物、菲咯啉和乙酰丙酮铝盐中的一种或多种。
6．根据权利要求5的磁记录盘基体抛光用磨料组合物，其中该膦酸化合物是1-羟基乙烷-1,1-二膦酸。
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