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特許7118824磁気ディスク用アルミニウム合金板、その製造方法、磁気ディスク基板及び磁気ディスク
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  • 特許-磁気ディスク用アルミニウム合金板、その製造方法、磁気ディスク基板及び磁気ディスク 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-05
(45)【発行日】2022-08-16
(54)【発明の名称】磁気ディスク用アルミニウム合金板、その製造方法、磁気ディスク基板及び磁気ディスク
(51)【国際特許分類】
   C22C 21/10 20060101AFI20220808BHJP
   B22D 17/00 20060101ALI20220808BHJP
   B22D 29/00 20060101ALI20220808BHJP
   C22C 21/06 20060101ALI20220808BHJP
   C22C 21/12 20060101ALI20220808BHJP
   C22F 1/00 20060101ALN20220808BHJP
   C22F 1/047 20060101ALN20220808BHJP
   C22F 1/053 20060101ALN20220808BHJP
【FI】
C22C21/10
B22D17/00 B
B22D29/00 G
C22C21/06
C22C21/12
C22F1/00 613
C22F1/00 623
C22F1/00 630K
C22F1/00 681
C22F1/00 682
C22F1/00 683
C22F1/00 685Z
C22F1/00 691B
C22F1/00 691C
C22F1/00 694A
C22F1/00 694B
C22F1/047
C22F1/053
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2018168685
(22)【出願日】2018-09-10
(65)【公開番号】P2020041184
(43)【公開日】2020-03-19
【審査請求日】2021-07-27
(73)【特許権者】
【識別番号】000107538
【氏名又は名称】株式会社UACJ
(73)【特許権者】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】北脇 高太郎
(72)【発明者】
【氏名】米光 誠
(72)【発明者】
【氏名】太田 裕己
(72)【発明者】
【氏名】坂本 遼
(72)【発明者】
【氏名】畠山 英之
【審査官】岡田 眞理
(56)【参考文献】
【文献】特開2018-059138(JP,A)
【文献】特開2013-112884(JP,A)
【文献】特開昭62-205519(JP,A)
【文献】特開平02-111839(JP,A)
【文献】特開2006-241513(JP,A)
【文献】特開2018-059180(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C22C 21/00-21/18
B22D 17/00
B22D 29/00
C22F 1/00
C22F 1/04- 1/057
G11B 5/62- 5/82
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
V:0.0025~0.1000質量%、Cu:0.005~0.150質量%、Zn:0.05~0.60質量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、
表面に露出したAl-V系介在物のうち、0.5μm以上の最長径を有するAl-V系介在物の数が1個/6000mm2以下である、磁気ディスク用アルミニウム合金板。
【請求項2】
前記磁気ディスク用アルミニウム合金板は、更に、Mg:3.0~8.0質量%、Cr:0.010~0.300質量%、Mn:0.001~0.500質量%、Fe:0.001~0.030質量%、Si:0.001~0.030質量%、Be:0.00001~0.00200質量%を含有している、請求項1に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金板。
【請求項3】
請求項1または2に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金板からなる磁気ディスク基板。
【請求項4】
請求項3に記載の磁気ディスク基板と、
前記磁気ディスク基板の表面を覆うNi-Pめっき皮膜と、
前記Ni-Pめっき皮膜上に積層された磁性体層とを有する、磁気ディスク。
【請求項5】
請求項1または2に記載された磁気ディスク用アルミニウム合金板の製造方法であって、
前記化学成分を備えた溶湯を、温度が660~680℃の範囲内にある時間が5分以内となる条件で鋳造して鋳塊を作製し、
前記鋳塊に熱間圧延を行って熱延板を作製し、
前記熱延板に冷間圧延を行う、磁気ディスク用アルミニウム合金板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気ディスク用アルミニウム合金板、磁気ディスク基板、磁気ディスク及び磁気ディスク用アルミニウム合金板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ハードディスクドライブ(以下、「HDD」と省略する。)は、コンピュータや映像記録装置等の電子機器における記憶装置として多用されている。HDDには、データを記録するための磁気ディスクが組み込まれている。磁気ディスクは、アルミニウム合金からなり円環状を呈する磁気ディスク基板と、磁気ディスク基板の表面を覆うNi-Pめっき皮膜と、Ni-Pめっき皮膜上に積層された磁性体層とを有している。
【0003】
近年、サーバやデータセンター等の業務用、及び、パーソナルコンピュータや映像記録装置等の家庭用のいずれの用途においても、HDDに記録する情報量が多くなってきている。かかる状況に対応してHDDの容量を大きくするため、HDDに組み込まれる磁気ディスクの記録密度を高めることが求められている。磁気ディスクの記録密度を高くするためには、磁気ディスク基板上に平滑なNi-Pめっき皮膜を形成する必要がある。
【0004】
磁気ディスクは、通常、以下の方法により作製される。まず、アルミニウム合金の圧延板を円環状に打ち抜いてディスクブランクを作製する。次いで、ディスクブランクを厚み方向の両側から加圧しつつ加熱してディスクブランクの反りを小さくする。その後、ディスクブランクに切削加工及び研削加工を行い、所望の形状に成形することにより磁気ディスク基板が得られる。このようにして得られた磁気ディスク基板に、Ni-Pめっき皮膜を形成するための前処理、無電解Ni-Pめっき処理及び磁性体層のスパッタリングを順次行うことにより、磁気ディスクを作製することができる。
【0005】
磁気ディスク基板に用いられるアルミニウム合金としては、JIS A5086合金が多用されている。しかし、一般的なJIS A5086合金の成分範囲でディスクブランクを作製すると、Alマトリクス中に比較的大きな金属間化合物が形成されることがある。このような金属間化合物は、切削加工や研削加工、Ni-Pめっき皮膜を形成するための前処理の際にAlマトリクスから脱落するおそれがある。
【0006】
金属間化合物がAlマトリクスから脱落すると、磁気ディスク基板に比較的大きな窪みが形成される。また、磁気ディスク基板から脱落した金属間化合物が切削加工や研削加工の際に工具と磁気ディスク基板との間に挟み込まれた場合には、磁気ディスク基板に傷が形成されるおそれもある。かかる状態で無電解Ni-Pめっき処理を行うと、磁気ディスク基板の窪みや傷に起因してNi-Pめっき皮膜にめっきピットと呼ばれる窪みが形成され、Ni-Pめっき皮膜の平滑性の低下を招くおそれがある。
【0007】
そこで、Ni-Pめっき皮膜の平滑性をより向上させることを目的として、金属間化合物等の、磁気ディスク基板内の異物を低減する技術が種々検討されている。例えば、特許文献1には、Mg(マグネシウム):2~6%、Mn(マンガン):1%以下、Fe(鉄):0.3%以下、Zn(亜鉛):0.25%以下、Cr(クロム):0.35%以下を必須に含むAl基合金溶湯を、板厚が4~15mmとなるように連続鋳造し、更に圧延することを特徴とする磁気ディスク用Al基合金板の製造方法が記載されている。
【0008】
また、特許文献2には、不純物としてTi(チタン)、V(バナジウム)、Zr(ジルコニウム)を含むアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯へ、TiB2、VB2、ZrB2として計算される合計化学当量よりも更に100~200質量ppm多い量のBを添加するアルミニウムまたはアルミニウム合金の処理方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開昭56-105846号公報
【文献】特開2002-173718号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
特許文献1の製造方法によれば、鋳造時の板材の厚みを薄くすることにより、溶湯が凝固する際の冷却速度を高め、Al-Fe-Mn系金属間化合物を微細化することができる。しかし、特許文献1の製造方法では、Al-Fe-Mn系金属間化合物以外の介在物を十分に微細化することが難しいという問題がある。
【0011】
特許文献2の処理方法は、アルミニウムの鋳造工程において、Al基合金溶湯中のTi、V、Zrに対して過剰量のBを添加した後、Bとの反応によって形成されたTiB2、VB2、ZrB2等の金属間化合物を除去する作業を追加して行う必要がある。そのため、製造コストの増大を招くおそれがある。
【0012】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、製造コストの増大を抑制しつつ、Ni-Pめっき皮膜の平滑性を高めることができる磁気ディスク用アルミニウム合金板、その製造方法、磁気ディスク基板及び磁気ディスクを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一態様は、V(バナジウム):0.0025~0.1000質量%、Cu(銅):0.005~0.150質量%、Zn(亜鉛):0.05~0.60質量%を含有し、残部がAl(アルミニウム)及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、
表面に露出したAl-V系介在物のうち、0.5μm以上の最長径を有するAl-V系介在物の数が1個/6000mm2以下である、磁気ディスク用アルミニウム合金板にある。
【0014】
本発明の他の態様は、前記の態様の磁気ディスク用アルミニウム合金板の製造方法であって、
前記化学成分を備えた溶湯を、温度が660~680℃の範囲内にある時間が5分以内となる条件で鋳造して鋳塊を作製し、
前記鋳塊に熱間圧延を行って熱延板を作製し、
前記熱延板冷間圧延を行う、磁気ディスク用アルミニウム合金板の製造方法にある。
【発明の効果】
【0015】
前記磁気ディスク用アルミニウム合金板(以下、「アルミニウム板」という。)は、前記特定の範囲の化学成分を有している。かかる化学成分を有するアルミニウム板においては、切削加工や研削加工の際にAl-V系介在物が表面から脱落し、めっきピットの発生を招くことが多い。
【0016】
前記アルミニウム板は、化学成分を前記特定の範囲とした上で、更に、0.5μm以上の最長径を有するAl-V系介在物の数を1個/6000mm2以下に規制している。このように、前記アルミニウム板の表面に露出したAl-V系介在物の数を前記特定の範囲とすることにより、前記アルミニウム板内に存在する粗大なAl-V系介在物の数を低減することができる。
【0017】
それ故、前記アルミニウム板によれば、磁気ディスクを作製する過程及びNi-Pめっき皮膜を形成するための前処理におけるAl-V系介在物の脱落を抑制することができる。更に、切削加工や研削加工の際に表面から脱落したAl-V系介在物により、磁気ディスク基板の表面に傷が形成されることを抑制することができる。
【0018】
これらの結果、無電解Ni-Pめっき処理において、めっきピットが少なく平滑性の高いNi-Pめっき皮膜を形成することができる。
【0019】
また、前記アルミニウム板は、前記の態様の製造方法により作製することができる。前記の態様の製造方法においては、溶湯の温度を前述のように制御して鋳造を行うことにより、溶湯内でのAl-V系介在物の成長を抑制することができる。その結果、得られるアルミニウム板の表面における、0.5μm以上の最長径を有するAl-V系介在物の数を1個/6000mm2以下にすることができる。
【0020】
このように、前記の態様の製造方法によれば、溶湯の温度を制御するだけでAl-V系介在物の数を制御することができる。それ故、前記の態様の製造方法は、例えば他の元素を添加する等の、一般的な製造工程にはない工程を追加して介在物を除去する必要がない。従って、前記の態様の製造方法によれば、製造コストの増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1図1は、実施例における(a)磁気ディスク用アルミニウム合金板の一部拡大断面図、(b)磁気ディスク基板の一部拡大断面図、(c)Ni-Pめっき皮膜が形成された磁気ディスク基板の一部拡大断面図である。
図2図2は、(a)粗大なAl-V系介在物を有する磁気ディスク用アルミニウム合金板の一部拡大断面図、このアルミニウム合金板から作製された(b)磁気ディスク基板の一部拡大断面図、(c)Ni-Pめっき皮膜が形成された磁気ディスク基板の一部拡大断面図である。
図3図3は、実施例における、磁気ディスク基板の表面についた傷の例を示す光学顕微鏡像である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
A.磁気ディスク用アルミニウム合金板
前記アルミニウム板の化学成分及びその限定理由について説明する。
【0023】
・V(バナジウム):0.0025~0.1000質量%
Vは、前記アルミニウム板の作製に用いられる地金に含まれる元素であり、Alと結合してAl-V系介在物を形成する。前記アルミニウム板中のVの含有量が多くなると、前記アルミニウム板中に粗大なAl-V系化合物が形成されやすくなる。この粗大なAl-V系介在物が前記アルミニウム板の表面から脱落した場合、後に行う無電解Ni-Pめっき処理においてめっきピットが形成されやすくなる。
【0024】
前記アルミニウム板中のVの含有量を0.1000質量%以下、好ましくは0.0100質量%以下とすることにより、粗大なAl-V系介在物の量を低減することができる。その結果、後に行う無電解Ni-Pめっき処理においてめっきピットの形成を抑制し、平滑なNi-Pめっき皮膜を得ることができる。
【0025】
Ni-Pめっき皮膜へのめっきピットの形成を抑制するためには、Vの含有量を低減することが好ましい。しかし、Vの含有量を0.0025質量%未満にしようとする場合には、例えばVの除去を目的として他の元素を添加する等の、一般的な製造工程にはない工程を追加することによって鋳造時にVを除去する必要がある。それ故、この場合には、磁気ディスク基板の製造コストの増大を招くおそれがある。
【0026】
Vの含有量が0.0025質量%以上であれば、一般的な純度の地金を用いることができる。更に、この場合には、鋳造時に一般的な製造工程にはない工程を追加する必要もない。従って、Vの含有量を0.0025質量%以上とすることにより、前記アルミニウム板の製造コストの増大を回避することができる。
【0027】
・Cu(銅):0.005~0.150質量%
Cuは、磁気ディスクの製造過程においてジンケート処理を行った際の、磁気ディスク基板からのAlの溶出を抑制する作用を有している。Cuの含有量を0.005質量%以上とすることにより、磁気ディスクの製造過程においてジンケート処理を行った際に、磁気ディスク基板の表面に、ち密で厚みが薄く、かつ厚みのバラつきが小さいZn皮膜を付着させることができる。そして、このようなZn皮膜を形成することにより、後に行う無電解Ni-Pめっき処理によって平滑なNi-Pめっき皮膜を形成することができる。
【0028】
しかし、Cuの含有量が多くなると、磁気ディスク基板の耐食性が低下し、磁気ディスク基板に局所的にAlが溶出しやすい領域が形成される。そのため、磁気ディスクの製造過程においてジンケート処理を行った際に、磁気ディスク基板の表面においてAlの溶解量にむらが発生し、Zn皮膜の厚みのバラつきが大きくなりやすい。その結果、Ni-Pめっき皮膜と磁気ディスク基板との密着性の低下やNi-Pめっき皮膜の平滑性の低下を招くおそれがある。
【0029】
また、磁気ディスク基板にMgが含まれている場合には、磁気ディスク基板中に粗大なAl-Cu-Mg-Zn系金属間化合物が形成されやすくなる。この粗大なAl-Cu-Mg-Zn系介在物が前記アルミニウム板の表面から脱落した場合、後に行う無電解Ni-Pめっき処理においてめっきピットが形成されやすくなる。
【0030】
前記アルミニウム板中のCuの含有量を0.150質量%以下、好ましくは0.100質量%以下とすることにより、前述した問題を回避し、磁気ディスク基板上に平滑なNi-Pめっき皮膜を形成することができる。
【0031】
・Zn(亜鉛):0.05~0.60質量%
Znは、Cuと同様に、ジンケート処理における磁気ディスク基板からのAlの溶出を抑制する作用を有している。Znの含有量を0.05質量%以上とすることにより、磁気ディスクの製造過程においてジンケート処理を行った際に、磁気ディスク基板の表面に、ち密で厚みが薄く、かつ厚みのバラつきが小さいZn皮膜を付着させることができる。そして、このようなZn皮膜を形成することにより、後に行う無電解Ni-Pめっき処理によって平滑なNi-Pめっき皮膜を形成することができる。
【0032】
しかし、Znの含有量が多くなると、磁気ディスク基板の耐食性が低下し、磁気ディスク基板に局所的にAlが溶出しやすい領域が形成される。そのため、磁気ディスクの製造過程においてジンケート処理を行った際に、磁気ディスク基板の表面においてAlの溶解量にむらが発生し、Zn皮膜の厚みのバラつきが大きくなりやすい。その結果、Ni-Pめっき皮膜と磁気ディスク基板との密着性の低下やNi-Pめっき皮膜の平滑性の低下を招くおそれがある。
【0033】
更に、磁気ディスク基板にMgが含まれている場合には、磁気ディスク基板中に粗大なAl-Cu-Mg-Zn系金属間化合物が形成されやすくなる。この粗大なAl-Cu-Mg-Zn系介在物が前記アルミニウム板の表面から脱落した場合、後に行う無電解Ni-Pめっき処理においてめっきピットが形成されやすくなる。
【0034】
前記アルミニウム板中のZnの含有量を0.60質量%以下、好ましくは0.50質量%以下とすることにより、前述した問題を回避し、磁気ディスク基板上に平滑なNi-Pめっき皮膜を形成することができる。
【0035】
前記アルミニウム板には、V、Cu及びZnに加えて、更に、Mg(マグネシウム)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)、Fe(鉄)、Si(シリコン)、Be(ベリリウム)のうち1種または2種以上が任意成分として含まれていてもよい。
【0036】
・Mg:3.0~8.0質量%
前記アルミニウム板中には、任意成分として、3.0~8.0質量%のMgが含まれていてもよい。前記アルミニウム板中のMgの含有量を3.0質量%以上とすることにより、前記アルミニウム板の強度をより向上させることができる。また、前記アルミニウム板中のMgの含有量を3.0質量%以上とすることにより、磁気ディスクの製造過程において磁気ディスク基板の表面に形成されるZn皮膜をよりち密にするとともに、厚みのバラつきをより小さくすることができる。そして、このようなZn皮膜を形成することにより、磁気ディスク基板上に形成されるNi-Pめっき皮膜の平滑性をより高めることができる。これらの作用効果をより高める観点からは、前記アルミニウム板中のMgの含有量を3.5質量%以上とすることがより好ましい。
【0037】
しかし、前記アルミニウム板中のMgの含有量が過度に多くなると、磁気ディスク基板中に粗大なAl-Mg系介在物が形成されやすくなる。また、前記アルミニウム板中にSiが含まれている場合には、前記磁気ディスク基板中に粗大なMg-Si系金属間化合物が形成されやすくなる。このような粗大な金属間化合物が前記アルミニウム板の表面から脱落した場合、後に行う無電解Ni-Pめっき処理においてめっきピットが形成されやすくなる。
【0038】
前記アルミニウム板中のMgの含有量を8.0質量%以下、より好ましくは7.0質量%以下とすることにより、めっきピットの形成を抑制し、Ni-Pめっき皮膜の平滑性をより高めるとともに前記アルミニウム板の強度をより向上させることができる。
【0039】
・Cr:0.010~0.300質量%
前記アルミニウム板中には、任意成分として、0.010~0.300質量%のCrが含まれていてもよい。Crの一部は、鋳造時に生じる微細な金属間化合物として前記アルミニウム板内に分散している。鋳造時に金属間化合物とならなかったCrはAlマトリクス中に固溶し、固溶強化によって前記アルミニウム板の強度を向上させる作用を有している。
【0040】
また、Crは、切削性及び研削性をより高めるとともに再結晶組織をより微細化することができる。その結果、磁気ディスク基板とNi-Pめっき皮膜との密着性をより高め、めっきピットの発生を抑制することができる。
【0041】
前記アルミニウム板中のCrの含有量を0.010質量%以上とすることにより、前記アルミニウム板の強度をより向上させることができる。また、前記アルミニウム板中のCrの含有量を0.010質量%以上とすることにより、めっきピットの発生をより効果的に抑制し、Ni-Pめっき皮膜の平滑性をより高めることができる。
【0042】
しかし、前記アルミニウム板中のCrの含有量が過度に多くなると、磁気ディスク基板中に粗大なAl-Cr系金属間化合物が形成されやすくなる。このような粗大なAl-Cr系金属間化合物が前記アルミニウム板の表面から脱落した場合、後に行う無電解Ni-Pめっき処理においてめっきピットが形成されやすくなる。
【0043】
前記アルミニウム板中のCrの含有量を0.300質量%以下、より好ましくは0.200質量%以下とすることにより、めっきピットの形成を抑制し、平滑なNi-Pめっき皮膜を形成するとともに前記アルミニウム板の強度をより向上させることができる。
【0044】
・Mn:0.001~0.500質量%
前記アルミニウム板中には、任意成分として、0.001~0.500質量%のMnが含まれていてもよい。Mnの一部は、鋳造時に生じる微細な金属間化合物として前記アルミニウム板内に分散している。鋳造時に金属間化合物とならなかったMnはAlマトリクス中に固溶し、固溶強化によって前記アルミニウム板の強度を向上させる作用を有している。
【0045】
また、Mnは、切削性及び研削性をより高めるとともに再結晶組織をより微細化することができる。その結果、磁気ディスク基板とNi-Pめっき皮膜との密着性をより高め、めっきピットの発生を抑制することができる。
【0046】
前記アルミニウム板中のMnの含有量を0.001質量%以上とすることにより、前記アルミニウム板の強度をより向上させることができる。また、前記アルミニウム板中のMnの含有量を0.001質量%以上とすることにより、めっきピットの発生をより効果的に抑制し、Ni-Pめっき皮膜の平滑性をより高めることができる。これらの作用効果をより高める観点からは、Mnの含有量を0.010質量%以上にすることがより好ましい。
【0047】
しかし、前記アルミニウム板中のMnの含有量が過度に多くなると、磁気ディスク基板中に粗大なAl-Mn系金属間化合物が形成されやすくなる。このような粗大なAl-Mn系金属間化合物が前記アルミニウム板の表面から脱落した場合、後に行う無電解Ni-Pめっき処理においてめっきピットが形成されやすくなる。
【0048】
前記アルミニウム板中のMnの含有量を0.500質量%以下、より好ましくは0.300質量%以下とすることにより、めっきピットの形成を抑制し、平滑なNi-Pめっき皮膜を形成するとともに前記アルミニウム板の強度をより向上させることができる。
【0049】
・Fe:0.001~0.030質量%、Si:0.001~0.030質量%
前記アルミニウム板中には、任意成分として、0.001~0.030質量%のFe及び0.001~0.030質量%のSiのうち1種または2種が含まれていてもよい。Feは、Alマトリクス中にほとんど固溶せず、Al-Fe系金属間化合物として前記アルミニウム板内に分散している。Siは、Alマトリクス中にSi粒子を形成する。また、前記アルミニウム板が更にMgを含む場合、Siは、Mgとの間にMg-Si系金属間化合物を形成する。
【0050】
このようなSi粒子や金属間化合物が前記アルミニウム板の表面から脱落した場合、後に行う無電解Ni-Pめっき処理においてめっきピットが形成されやすくなる。前記アルミニウム板中のFe及びSiの含有量を0.030質量%以下、より好ましくは0.025質量%以下とすることにより、前記アルミニウム板内に存在する金属間化合物の量をより低減することができる。その結果、めっきピットの形成を抑制し、Ni-Pめっき皮膜の平滑性をより高めることができる。
【0051】
前述した金属間化合物によるめっきピットの発生を抑制するためには、Fe及びSiの含有量を少なくすることが好ましい。しかし、これらの元素は、一般的な純度の地金はもとより、Alの純度が99.9質量%以上である高純度の地金にも含まれている。そのため、FeおよびSiをほとんど含まないアルミニウム板を作製しようとすると、鋳造時にこれらの元素を除去するための特殊な処理を行う必要があり、前記アルミニウム板の製造コストの増大を招くおそれがある。
【0052】
前記アルミニウム板中のFe及びSiの含有量が0.001質量%以上であれば、これらの元素を除去するための特殊な処理を行うことなく前記アルミニウム板を作製することができる。その結果、前記アルミニウム板の製造コストの増大を回避しつつ、Ni-Pめっき皮膜の平滑性をより高めることができる。また、前記アルミニウム板中のFe及びSiの含有量が0.010質量%以上であれば、より純度の低い地金を用いて前記アルミニウム板を作製することができる。これにより、前記アルミニウム板の材料コストをより低減することができる。
【0053】
・Be:0.00001~0.00200%質量%
Beは、Mgを含むアルミニウム合金を鋳造する際に、Mgの酸化を抑制することを目的として溶湯内に添加される元素である。前記アルミニウム板中のBeの含有量を0.00001質量%以上とすることにより、前記アルミニウム板の耐食性を高めることができる。また、前記アルミニウム板中のBeの含有量を0.00001質量%以上とすることにより、磁気ディスクの製造過程において磁気ディスク基板の表面に形成されるZn皮膜をよりち密にするとともに、厚みのバラつきをより小さくすることができる。その結果、磁気ディスク基板上に形成されるNi-P皮膜の平滑性をより高めることができる。これらの作用効果をより高める観点からは、前記アルミニウム板中のBeの含有量を0.00010質量%以上とすることが好ましい。
【0054】
しかし、前記アルミニウム板中のBeの含有量が過度に多くなると、磁気ディスク基板の製造過程においてディスクブランクが加熱された際に、ディスクブランクの表面にBe系酸化物が形成されやすくなる。また、前記アルミニウム板が更にMgを含む場合、ディスクブランクが加熱された際に、ディスクブランクの表面にAl-Mg-Be系酸化物が形成されやすくなる。この酸化物の量が多くなると、Zn皮膜の厚みのバラつきが大きくなり、めっきピットの発生を招くおそれがある。
【0055】
前記アルミニウム板中のBeの含有量を0.00200質量%以下、より好ましくは0.00025質量%以下とすることにより、Al-Mg-Be系酸化物の量を低減し、Ni-Pめっき皮膜の平滑性をより高めることができる。
【0056】
・その他の元素
前記アルミニウム板は、前述した必須成分及び任意成分以外の元素が含まれていてもよい。これらの元素の含有量は、例えば、各元素について0.05質量%以下、合計で0.15質量%以下とすることができる。
【0057】
・Al-V系介在物
前記アルミニウム板中には、Al-V系介在物が分散している。前記アルミニウム板の表面に露出したAl-V系介在物のうち、0.5μm以上の最長径を有するAl-V系介在物の数は1個/6000mm2以下である。
【0058】
0.5μm以上の最長径を有するAl-V系介在物の数が前記特定の範囲よりも多い場合には、前記アルミニウム板内に粗大なAl-V系介在物が存在しているおそれがある。このようなAl-V系介在物が磁気ディスクの製造過程において表面から脱落すると、磁気ディスク基板の表面に大きな窪みが形成される。また、切削加工や研削加工の際に表面から脱落したAl-V系介在物が工具とアルミニウム板との間で引きずられた場合、磁気ディスク基板の表面に傷が発生するおそれがある。このような窪みや傷が存在している状態で無電解Ni-Pめっき処理を行うと、Ni-Pめっき皮膜の表面にめっきピットが形成されやすくなる。
【0059】
0.5μm以上の最長径を有するAl-V系介在物の数を1個/6000mm2以下とすることにより、前記アルミニウム板内への粗大なAl-V系介在物の生成を抑制することができる。その結果、無電解Ni-Pめっき処理において、めっきピットが少なく平滑性の高いNi-Pめっき皮膜を形成することができる。Ni-Pめっき皮膜の平滑性をより高める観点からは、前記アルミニウム板は、その表面に0.5μm以上の最長径を有するAl-V系介在物を有しないことがより好ましい。つまり、前記アルミニウム板の表面に露出したAl-V系介在物の最長径は0.5μm未満であることがより好ましい。
【0060】
前記アルミニウム板の表面には、2.0μm以上の最長径を有するAl-V系介在物が露出していないことが好ましい。つまり、前記アルミニウム板の表面に露出したAl-V系介在物の最長径は2.0μm未満であることが好ましい。2.0μm以上の最長径を有するAl-V系介在物は、切削加工や研削加工の際に、これよりも小さいAl-V系介在物に比べて磁気ディスク基板の表面に傷を生じさせやすい。表面にこのようなAl-V系介在物を有しないアルミニウム板によれば、切削加工や研削加工における磁気ディスク基板の表面への傷の発生をより効果的に抑制することができる。その結果、Ni-Pめっき皮膜の平滑性をより高めることができる。
【0061】
なお、前記アルミニウム板の表面には、0.5μm未満の最長径を有するAl-V系介在物が露出していてもよい。かかる最長径を有するAl-V系介在物は、Ni-Pめっき皮膜の平滑性に影響を及ぼさない。
【0062】
前述したAl-V系介在物とは、X線検出装置としてWDS(つまり、波長分散型分光器)を有するEPMA(つまり、電子線マイクロアナライザ)を用いて元素分析を行った場合にAl及びVが検出される介在物をいう。また、Al-V系介在物の最長径は、EPMAを用いて取得した前記アルミニウム板の表面像における、Al-V系介在物の輪郭線上で最も離れた2点の距離である。
【0063】
B.磁気ディスク用アルミニウム合金板の製造方法
前記アルミニウム板を作製するに当たっては、まず、前記化学成分を備えた溶湯を、温度が660~680℃の範囲内にある時間が5分以内となる条件で鋳造して鋳塊を作製する。Al-V系介在物は、溶湯の温度が660~680℃にある間に成長する。そのため、溶湯の温度が前記特定の範囲内にある時間を5分以内、好ましくは3分以内とすることにより、溶湯内でのAl-V系介在物の成長を抑制することができる。その結果、アルミニウム板中のAl-V系介在物の大きさを小さくし、平滑性の高いNi-Pめっき皮膜を得られるアルミニウム板を作製することができる。
【0064】
溶湯の温度が前記特定の範囲内にある時間が5分よりも長い場合には、溶湯中に粗大なAl-V系介在物が形成されやすくなる。前述したように、粗大なAl-V系介在物は、磁気ディスクの製造過程においてアルミニウム板から脱落し、めっきピットの原因となる。そのため、この場合には、磁気ディスクの製造過程において、Ni-Pめっき皮膜の平滑性の悪化を招くおそれがある。
【0065】
前記製造方法においては、原料を溶解し、溶湯を作製してから溶湯を鋳造して鋳塊を作製するまでの間に、溶湯中の溶存ガスを低減する脱ガス処理及び溶湯中の固形物を除去するろ過処理をインラインで行うことが好ましい。
【0066】
脱ガス処理としては、例えば、SNIF(Spinning Nozzle Inert Flotation)プロセスと呼ばれる処理方法やAlpurプロセスと呼ばれる処理方法等を採用することができる。これらのプロセスにおいては、羽根付き回転体により溶湯を高速で攪拌しながらアルゴンガスやアルゴンと塩素との混合ガス等のプロセスガスを吹き込み、溶湯中にプロセスガスの微細な気泡を形成する。これにより、溶湯中に溶存した水素ガスや介在物を短時間で除去することができる。脱ガス処理には、インライン式の脱ガス装置を使用することができる。
【0067】
ろ過処理としては、例えば、ケークろ過方式やろ材ろ過方式などを採用することができる。また、ろ過処理には、例えば、セラミックチューブフィルター、セラミックフォームフィルター、アルミナボールフィルタ-などのフィルターを使用することができる。
【0068】
鋳塊を作製した後熱間圧延を行うまでの間に、必要に応じて鋳塊に均質化処理を行ってもよい。均質化処理における保持温度は、例えば500~570℃の範囲から適宜設定することができる。また、均質化処理における保持時間は、例えば1~60時間の範囲から適宜設定することができる。
【0069】
次に、鋳塊に熱間圧延を行い、熱延板を作製する。熱間圧延の圧延条件は特に限定されることはないが、例えば、開始温度を400~500℃の範囲とし、終了温度を260~380℃の範囲として熱間圧延を行うことができる。
【0070】
熱間圧延を行った後、得られた熱延板に1パス以上の冷間圧延を行うことにより、前記アルミニウム板を得ることができる。冷間圧延の圧延条件は特に限定されることはなく、所望する磁気ディスク基板の厚み及び強度に応じて適宜設定すればよい。例えば、冷間圧延における総圧下率は20~95%とすることができる。また、前記アルミニウム板の厚みは、例えば、0.35~1.9mmの範囲から適宜設定することができる。
【0071】
前記の態様の製造方法においては、冷間圧延における1パス目の前及びパス間のうち少なくとも一方において、必要に応じて焼鈍処理を行ってもよい。焼鈍処理は、バッチ式熱処理炉を用いて行ってもよいし、連続式熱処理炉を用いて行ってもよい。バッチ式熱処理炉を用いる場合、焼鈍時の保持温度を250~430℃、保持時間を0.1~10時間の範囲とすることが好ましい。また、連続式熱処理炉を用いる場合、炉内の滞在時間を60秒以内、炉内の温度を400~500℃とすることが好ましい。このような条件で焼鈍処理を行うことにより、冷間圧延時の加工性を回復させることができる。
【0072】
C.磁気ディスク基板
前記アルミニウム板から磁気ディスクを作製するに当たっては、例えば、以下の方法を採用することができる。まず、前記アルミニウム板に打ち抜き加工を行い、円環状を呈するディスクブランクを作製する。その後、ディスクブランクを厚み方向の両側から加圧しながら加熱して加圧焼鈍を行うことにより、ディスクブランクのゆがみを低減し、平坦度を向上させる。加圧焼鈍における保持温度は、例えば、250~430℃の範囲から適宜選択することができる。また、加圧焼鈍における保持時間は、例えば、30分以上とすることができる。
【0073】
加圧焼鈍を行った後、ディスクブランクに切削加工及び研削加工を順次行い、所望の形状を有する磁気ディスク基板を作製する。これらの加工を行った後、必要に応じて、加工時の歪を除去する歪取り熱処理を行ってもよい。
【0074】
D.磁気ディスク
前記磁気ディスク基板を備えた磁気ディスクは、例えば、以下の構成を有している。即ち、磁気ディスクは、磁気ディスク基板と、
前記磁気ディスク基板の表面を覆うNi-Pめっき皮膜と、
前記Ni-Pめっき皮膜上に積層された磁性体層とを有している。
【0075】
磁気ディスクは、更に、ダイヤモンドライクカーボンなどの炭素系材料からなり、磁性体層上に積層された保護層と、潤滑油からなり、保護層上に塗布された潤滑層とを有していてもよい。
【0076】
磁気ディスク基板から磁気ディスクを作製するに当たっては、例えば、以下の方法を採用することができる。まず、磁気ディスク基板に脱脂洗浄を行い磁気ディスク基板の表面に付着した加工油等の油分を除去する。脱脂洗浄の後、必要に応じて、酸を用いて磁気ディスク基板にエッチングを行ってもよい。エッチングを行った場合には、エッチングの後に、エッチングによって生じたスマットを磁気ディスク基板から除去するデスマット処理を行ことが好ましい。これらの処理における処理条件は、処理液の種類に応じて適宜設定することができる。
【0077】
これらのめっき前処理を行った後、磁気ディスク基板の表面にZn皮膜を形成するジンケート処理を行う。ジンケート処理においては、AlをZnに置換する亜鉛置換めっきを行うことにより、Zn皮膜を形成することができる。ジンケート処理としては、1回目の亜鉛置換めっきを行った後、磁気ディスク基板の表面に形成されたZn皮膜を一旦剥離し、再度亜鉛置換めっきを行ってZn皮膜を形成する、いわゆるダブルジンケート法を採用することが好ましい。ダブルジンケート法によれば、1回目の亜鉛置換めっきによって形成されるZn皮膜に比べてち密なZn皮膜を磁気ディスク基板の表面に形成することができる。その結果、後に行う無電解Ni-Pめっき処理においてNi-Pめっき皮膜の欠陥を低減することができる。
【0078】
ジンケート処理によって磁気ディスク基板の表面にZn皮膜を形成した後、無電解Ni-Pめっき処理を行うことにより、Zn皮膜をNi-Pめっき皮膜に置換することができる。前述したように、磁気ディスク基板は粗大なAl-V系介在物の少ない前記アルミニウム板から作製されている。そのため、ジンケート処理後の磁気ディスク基板の表面には、ち密で厚みが薄く、かつ、厚みのバラつきが小さいZn皮膜が形成されている。無電解Ni-Pめっき処理においてこのようなZn皮膜をNi-Pめっき皮膜に置換することにより、めっきピットが少なく平滑なNi-Pめっき皮膜を形成することができる。
【0079】
無電解Ni-Pめっき処理の後、Ni-Pめっき皮膜を研磨することにより、Ni-Pめっき皮膜の表面の平滑性を更に高めることができる。
【0080】
無電解Ni-Pめっき処理の後、Ni-Pめっき皮膜上に、スパッタリングによって磁性体を付着させて磁性体層を形成する。磁性体層は、単一の層から構成されていてもよいし、互いに異なる組成を有する複数の層から構成されていてもよい。スパッタリングを行った後、CVDによって磁性体層上に炭素系材料からなる保護層を形成する。その後、保護層上に潤滑油を塗布して潤滑層を形成する。以上により、磁気ディスクを得ることができる。
【実施例
【0081】
前記アルミニウム板、その製造方法及びこのアルミニウム板から作製された磁気ディスク基板の例を説明する。なお、本発明に係る磁気ディスク用アルミニウム合金板、その製造方法及び磁気ディスク基板の具体的な態様は、以下に示す実施例の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で実施例から適宜構成を変更することができる。
【0082】
・アルミニウム板の作製
以下の方法により、本例において評価に使用するアルミニウム板(試験材A1~A21)を作製することができる。まず、溶解炉において、表1に示す化学成分を有する溶湯を調製する。溶解炉内における溶湯の保持温度は680℃よりも高いため、溶解炉内において溶湯中に粗大なAl-V系介在物が形成されることはない。なお、表1中の記号「Bal.」は、残部であることを示す記号である。
【0083】
次に、溶解炉内の溶湯を保持炉に移す。保持炉内の溶湯の温度は680℃よりも高いため、保持炉内において溶湯中に粗大なAl-V系介在物が形成されることはない。
【0084】
保持炉から吐出された溶湯は、樋を通り、インライン式の脱ガス処理装置及びろ過装置によって脱ガス処理及びろ過処理が施された後にDC鋳造用のモールドに供給される。そして、DC鋳造により厚み200mmの鋳塊が作製される。本例では、保持炉からDC鋳造用のモールドまでにおける溶湯の温度が660~680℃となる。また、DC鋳造においては、保持炉から供給された溶湯がモールドによって急速に冷却されるため、モールド内の溶湯の温度は660℃よりも低い温度となる。従って、本例では、保持炉から吐出された溶湯がDC鋳造用のモールドに到達するまでの所要時間が、溶湯が660~680℃の範囲内にある時間となる。本例においては、保持炉から吐出された溶湯がDC鋳造用のモールドに到達するまでの経過時間が表2に示す値となるようにして鋳造を行う。
【0085】
次に、鋳塊の表面から深さ15mmの範囲を面削し、鋳塊の表面に存在する偏析層を除去する。表2に示す試験材A6以外の試験材については、面削を行った後に鋳塊を510℃の温度に6時間保持して均質化処理を行う。
【0086】
その後、圧延開始温度を460℃とし、圧延終了温度が340℃となるような条件で鋳塊に熱間圧延を行い、厚み3.0mmの熱延板を作製する。得られた熱延板に冷間圧延を行う。試験材A7以外の試験材を作製するに当たっては、熱延板に66.7%の圧下率で冷間圧延を行う。これにより、試験材A1~A6、A8~A21を得ることができる。これらの試験材の厚みは1.0mmである。
【0087】
試験材A7を作製するに当たっては、熱延板に33.3%の圧下率で冷間圧延を行って冷延板を作製し、次いで冷延板を300℃の温度に2時間保持して中間焼鈍を行う。その後、冷延板に50.0%の圧下率で冷間圧延を行う。これにより、試験材A7を得ることができる。試験材A7の厚みは1.0mmである。なお、試験材A7の作製過程における冷間圧延の総圧下率、つまり、熱延板の厚みに対する熱延板と試験材A7との厚みの差(つまり、冷間圧延における厚みの減少量)の比率は66.7%である。
【0088】
以上により、アルミニウム板(試験材A1~A21)を得ることができる。次に、試験材A1~A21に打ち抜き加工を施し、外径96mm、内径24mmの円環状を呈するディスクブランクを作製する。
【0089】
得られたディスクブランクを厚み方向の両側から加圧しつつ340℃の温度に4時間保持して加圧焼鈍を行う。加圧焼鈍後のディスクブランクにおける外周端面及び内周端面に切削加工を施し、ディスクブランクの外径を95mmに、内径を25mmにする。その後、ディスクブランクの各板面に、研削量が10μmとなるように研削加工を施す。以上により、磁気ディスク基板を得ることができる。
【0090】
各試験材におけるAl-V系介在物の数の評価方法及び試験材上に形成されるNi-Pめっき皮膜の平滑性の評価方法を以下に説明する。
【0091】
・Al-V系介在物の数の評価方法
Al-V系介在物の観察は、EPMAにより行うことができる。しかし、EPMAによる観察範囲は数百μm2程度であるため、アルミニウム板の表面に露出した最長径0.5μm以上のAl-V系介在物の数が極めて少ない場合、EPMAを用いて各試験材の表面を観察し、当該Al-V系介在物の数を数えることは現実的ではない。そのため、本例においては、各試験材から作製した磁気ディスクを用い、以下の方法により最長径0.5μm以上のAl-V系介在物の数を評価する。
【0092】
図1に示すように、アルミニウム板1に粗大なAl-V系介在物が含まれていない場合(図1(a)参照)には、切削加工や研削加工の際に、粗大なAl-V系介在物に起因する傷が形成されないため、平滑な表面を有する磁気ディスク基板2を得ることができる(図1(b)参照)。それ故、磁気ディスク基板2上に形成されるNi-Pめっき皮膜3にもめっきピットが形成されにくい(図1(c)参照)。
【0093】
一方、図2に示すように、アルミニウム板1に粗大なAl-V系介在4が含まれている場合(図2(a)参照)には、切削加工や研削加工の際に、図2(b)及び図3に示すように、粗大なAl-V系介在物4に起因して磁気ディスク2の表面に傷21が形成される。そして、Ni-Pめっき皮膜3における、傷21の直上の位置にめっきピット31が形成されやすくなる(図2(c)参照)。
【0094】
従って、まず、各試験材から作製した磁気ディスク基板を目視により観察し、切削加工や研削加工の際についた傷の有無を確認する。次に、表面に傷が存在する試験材について、傷及びその周辺をEPMAにより観察し、WDSを用いて表面の面分析を行う。面分析により得られた組成像に基づき、試験材の表面にAl-V系介在物が存在していること、及び、Al-V系介在物の最長径と個数を確認する。表2に、各試験材の表面に存在する最長径0.5μm以上のAl-V系介在物の数、つまり、磁気ディスク基板に存在する最長径0.5μm以上のAl-V系介在物の数を6000mm2当たりの数に換算した値を示す。
【0095】
・Ni-Pめっき皮膜の平滑性の評価方法
各試験材に各試験材に脱脂洗浄、エッチング及びデスマット処理を順次行い、試験材の表面を清浄化する。次いで、ジンケート処理としてのダブルジンケート法により試験材の表面にZn皮膜を形成する。その後、無電解Ni-Pめっき処理により、Zn皮膜を厚さ19μmのNi-Pめっき皮膜に置き換える。バフを用い、研磨量が4μmとなるようにNi-Pめっき皮膜の表面を研磨する。
【0096】
SEM(走査型電子顕微鏡)を用い、Ni-Pめっき皮膜の表面を、最長径0.5μm以上のAl-V系介在物の直上の位置を中心にして倍率1000倍で観察し、面積1mm2のSEM像を取得する。なお、最長径0.5μm以上のAl-V系介在物が複数存在している場合は、各介在物の直上の位置について、上記と同様の方法によりSEM像を取得する。最長径0.5μm以上のAl-V系介在物が存在していなかった場合は、Ni-Mめっき皮膜の表面から無作為に選択した位置について、上記と同様の方法によりSEM像を取得する。表2に、得られたSEM像中に存在する最長径2μm以上のめっきピットの数を、1mm2当たりの数に換算した値を示す。
【0097】
また、表2の「評価」欄には、めっきピットの数が0個/mm2の場合には記号「A」、0個/mm2超え1個/mm2以下の場合には記号「B」、1個/mm2よりも多い場合には記号「C」を記載した。Ni-Pめっき皮膜の平滑性の評価においては、めっきピットの数が1個/mm2以下である記号「A」及び「B」の場合をNi-Pめっき皮膜の平滑性が高いため合格と判定し、1個/mm2よりも多い記号「C」の場合をNi-Pめっき皮膜の平滑性が低いため不合格と判定する。
【0098】
【表1】
【0099】
【表2】
【0100】
表1及び表2に示すように、試験材A1~A7は、前記特定の化学成分を有し、かつ、試験材の表面に露出した最長径0.5μm以上のAl-V系介在物の数が1個/6000mm2以下である。そのため、これらの試験材は、無電解Ni-Pめっき処理におけるめっきピットの形成を抑制し、Ni-Pめっき皮膜の平滑性を高めることができる。
【0101】
試験材A8については、Vの含有量が前記特定の範囲よりも多いため、試験材A8内に粗大なAl-V系介在物が形成されやすい。粗大なAl-V系介在物は、試験材A8から磁気ディスク基板を作製する過程で脱落し、窪みや傷の原因となる。そのため、試験材A8から作製された磁気ディスク基板に無電解Ni-Pめっき処理を行うと、試験材A1~A7から作製された磁気ディスクに比べてめっきピットの数が多くなり、Ni-Pめっき皮膜の平滑性が低くなりやすい。
【0102】
試験材A9~A16については、Cu、Zn、Mg、Cr、Mn、FeまたはBeの含有量が前記特定の範囲よりも多いため、試験材内に粗大な金属間化合物が形成されやすい。これらの粗大な金属間化合物は、これらの試験材から磁気ディスク基板を作製する過程で脱落し、窪みの原因となる。そのため、これらの試験材から作製された磁気ディスク基板に無電解Ni-Pめっき処理を行うと、試験材A1~A7から作製された磁気ディスクに比べてめっきピットの数が多くなり、Ni-Pめっき皮膜の平滑性が低くなりやすい。
【0103】
試験材A17~A18については、CuまたはZnの含有量が前記特定の範囲よりも少ないため、ジンケート処理において形成されるZn皮膜の厚みのバラつきが大きくなりやすい。そのため、これらの試験材から作製された磁気ディスク基板に無電解Ni-Pめっき処理を行うと、試験材A1~A7から作製された磁気ディスクに比べてめっきピットの数が多くなり、Ni-Pめっき皮膜の平滑性が低くなりやすい。
【0104】
試験材A19~A21については、保持炉から吐出された溶湯がモールドに到達するまでの経過時間、つまり、溶湯が660~680℃の範囲内にある時間が前記特定の範囲よりも長いため、溶湯内に粗大なAl-V系介在物が形成されやすい。粗大なAl-V系介在物は、これらの試験材から磁気ディスク基板を作製する過程で脱落し、窪みや傷の原因となる。そのため、これらの試験材から作製された磁気ディスク基板に無電解Ni-Pめっき処理を行うと、試験材A1~A7から作製された磁気ディスクに比べてめっきピットの数が多くなり、Ni-Pめっき皮膜の平滑性が低くなりやすい。
【符号の説明】
【0105】
1 磁気ディスク用アルミニウム合金板
2 磁気ディスク基板
3 Ni-Pめっき皮膜
図1
図2
図3