适于化学钢化的玻璃组合物、及化学钢化玻璃物品的制作方法

适于化学钢化的玻璃组合物、及化学钢化玻璃物品的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种玻璃组合物，其适于基于浮法等的使用了规模大的玻璃板的批量生产设备的制造，作为耐热性高且适于化学钢化的玻璃组合物，其含有以质量%表示为60～66%的SiO2、10～16%的Al2O3、0～1%的B2O3、3～10%的MgO、0～1%的CaO、1～9%的SrO、0～4%的BaO、0～2%的ZnO、0～1%的Li2O、10～20%的Na2O、0～5%的K2O、0～2%的TiO2、以及0～0.1%的ZrO2，MgO+CaO+SrO+BaO为10～20%的范围，Li2O+Na2O+K2O为14～20%的范围，SrO的含有率高于CaO的含有率。
【专利说明】适于化学钢化的玻璃组合物、及化学钢化玻璃物品
【技术领域】
[0001]本发明涉及适于化学钢化的玻璃组合物，更详细而言，涉及具有适合作为磁盘等磁记录介质的玻璃基板的特性的玻璃组合物。另外，本发明涉及化学钢化后的玻璃物品。
【背景技术】
[0002]玻璃材料是能够实现较高的表面平滑性、较高的表面硬度等优异特性的原材料。因此，玻璃材料适合作为使用以硬磁盘驱动器(HDD)为代表的磁记录装置对信息进行记录的磁记录介质的基板。在作为磁记录介质的基板使用的情况下，通常对玻璃基板实施用于补充强度的化学钢化。
[0003]化学钢化是如下的技术:通过将玻璃基板的表面所含的碱金属离子用半径更大的一价离子置换，由此在玻璃基板的表面形成压缩应力层。化学钢化多数通过将锂离子(Li+)用钠离子(Na+)置换、或者将钠离子用钾离子(K+)置换来实施。以往，使构成玻璃基板的玻璃组合物中含有Li2O及Na2O,并且实施了组合有上述2种置换的被称为混盐强化的化学钢化(专利文献I)。专利文献I所公开的应用于化学钢化的玻璃组合物以重量％表示含有62-75%的Si02、5-15%的Al203、5.5-15%的Zr02、以及4-10%的Li2O及4-12%的Na2O (权利要求1)。
[0004]对于磁记录介质用玻璃基板而言，要求在玻璃基板上成膜磁性体的工序中不发生变形或者不发生表面的平滑度降低。以往考虑Co-Pt-Cr系磁性体的成膜温度，希望构成玻璃基板的玻璃组合物的玻璃转化温度Tg为500°C左右以上。但是，对于适于提高记录密度的磁性体而言，具有对玻璃基板要求更高耐热性的倾向。例如，Pt-Fe系磁性体需要比Co-Pt-Cr系磁性体高的成膜温度。 因此，对玻璃基板要求提高耐热性。
[0005]专利文献2中公开了适于提高玻璃基板的耐热性的玻璃组合物。从专利文献2的实施例一栏中记载的玻璃组合物中排除使耐热性降低的Li2o(权利要求1中允许低于I质量％)。这些玻璃组合物具有580°c左右以上的玻璃转化温度。Li2O的含有率没有限制，因此对专利文献2公开的玻璃组合物进行化学钢化时，需要仅通过钠离子的置换来提高强度。考虑这种情况，专利文献2中公开了应该限制阻碍钠离子的置换的倾向强的成分的含有率。具体而言，SrO及BaO的含有率以质量％表示分别限制为4.5%以下、1%以下(权利要求I)。但是，如果二价金属氧化物R0(Mg0、CaO、SrO, BaO)的含有率过低，则玻璃的熔解性下降。因此，专利文献2所公开的玻璃组合物中，MgO及CaO的含有率的上限被设定为以质量％表示分别高达10%及15%(权利要求1)。实施例一栏中公开的玻璃组合物中，MgO及CaO的含有率以质量％表示分别调整为1.9-4.5%、4.1%-8.2%的范围。
[0006]专利文献3中还公开了适于提高玻璃基板的耐热性及机械强度的玻璃组合物。在专利文献3中，为了进一步提高耐热性、使化学钢化所致的机械强度的提高变得显著，而向玻璃组合物中添加I-10质量％的ZrO2 (权利要求1)。专利文献3的实施例一栏中记载的玻璃组合物具有590°C左右以上的玻璃转化温度。专利文献3中，与专利文献2同样，降低耐热性的Li20、以及阻碍离子交换的SrO及BaO的含有率被抑制得较低(权利要求1)。专利文献3的实施例一栏所公开的玻璃组合物的MgO及CaO的含有率以质量％表示分别为2.2 -4.3%、3.2% -6.5%。
[0007]专利文献2及3中公开了从玻璃组合物的作业温度(玻璃的粘度为104dPa.s时的温度；T4)减去失透温度TL的差值作为玻璃组合物的成形容易度的指标。该差值越大，则越容易避免成形时的玻璃的失透。实施例一栏示出的上述差值的最高值在专利文献2中为17°C (实施例16)、在专利文献3中为60°C (实施例4)。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开平5-32431号公报
[0011]专利文献2:日本特开2004-43295号公报
[0012]专利文献3:日本特开2005-15328号公报

【发明内容】

[0013]发明要解决的问题
[0014]磁记录介质用的玻璃基板可以通过将熔融玻璃投入到模具中进行成型的方法来制造。另外，还可以按照以浮法为代表的玻璃板的批量生产方法制造玻璃素板，再从该素板切出多个玻璃基板而得到。为了有效地批量生产玻璃基板，后者的制造方法是有利的。为了应用后者的制造方法，最好使从作业温度减去失透温度而得的差值较大。
[0015]如上所述，对于以往适于化学钢化且耐热性也优异的玻璃基板，该差值的最大值为60°C左右(专利文献3的实施例4)。但是，在规模大的批量生产设备中，未必容易长时间均匀地保持装置内的玻璃温度。为了使用规模大的玻璃板的批量生产设备稳定地制造玻璃基板的素板，希望使从作业温度减去失透温度而得的差值更大。
[0016]上述差值更大的玻璃组合物公知的有例如专利文献2的比较例1、2。但是，基于上述差值足够大的以往的玻璃组合物不适于化学钢化(专利文献2的比较例I)、耐热性不充分(专利文献2的比较例2)等情况，不适于作为磁记录介质的玻璃基板使用。
[0017]另外，以往向耐热性高且从作业温度减去失透温度而得的差值较大的玻璃组合物中添加了 Zr02(参照专利文献3的实施例4;Zr02=2.0质量％ )。但是，以此程度的含有率包含ZrO2的玻璃组合物不易进行原料的熔融，熔融玻璃中容易产生异物，因此不适于使用了批量生产设备的大量生产。另一方面，在以往已知的组成范围中，如果将ZrO2的含有率抑制得较低，则不能保持较大的上述差值。例如，专利文献2公开的组成中，如果ZrO2的含有率低于0.3质量％，则上述差值停留在13°C以下(实施例1-3，7-14)。[0018]鉴于以上情况，本发明的目的在于提供适于以浮法为代表的使用了玻璃板的批量生产设备的制造、且耐热性高、适于化学钢化的玻璃组合物。
[0019]用于解决问题的手段
[0020]本发明提供一种玻璃组合物，其含有以质量％表示为60-66%的Si02、10-16%的A1203、0 -1% 的 B203、3 -10% 的 Mg0、0 -1% 的 Ca0、l -9% 的 Sr0、0 -4% 的 Ba0、0 -2%的 ZnO,O -1% 的 Li2OUO -20% 的 Na20、0 -5% 的 K20、0 -2% 的 Ti02、0 -0.1% 的 ZrO2,以及O-2%的换算成Fe2O3的全部氧化铁，其中，
[0021 ] MgO+CaO+SrO+BaO 为 10 -20% 的范围，[0022]Li20+Na20+K20 为 14 -20% 的范围，
[0023]SrO的含有率高于CaO的含有率。
[0024]另外，本发明从另一侧面提供一种化学钢化玻璃物品，其通过如下方式获得:将含有本发明的玻璃组合物的玻璃物品浸溃于包含一价阳离子的熔融盐中，由此使上述玻璃物品中含有的钠离子与上述一价阳离子进行离子交换，其中，所述一价阳离子具有比钠离子的离子半径大的离子半径。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，可以提供适于从玻璃组合物的作业温度减去失透温度而得的差值大且使用了玻璃板的批量生产设备的制造、而且耐热性高、也适于化学钢化的玻璃组合物。
【具体实施方式】
[0027]以下，只要没有特别说明，表示玻璃组合物的成分的％标记均指质量％。另外，本说明书中，“实质上构成”是指列举的成分的含有率的总和占99.5质量％以上、优选为99.9质量％以上、更优选为99.95质量％以上。“实质上不含有”是指该成分的含有率低于0.1质量％、优选低于0.05质量％。
[0028]如专利文献2、3所公开的 那样，以往，限制使耐热性降低的Li2O的含有率，并随之将SrO及BaO的含有率抑制得较低以便不阻碍钠离子的离子交换，基于这样的设计思想而确定了玻璃组合物的成分比率。但是，在此种前提下，即便调整其他成分，从玻璃组合物的作业温度减去失透温度而得的差值的增加也存在限度。如上所述，以往，在将ZrO2的含有率抑制得较低但提高了玻璃转化温度的玻璃组合物(例如ZrO2的含有率低于0.3%，玻璃转化温度为580°C以上)中，上述差值停留在13°C左右。本发明尤其通过边考虑各氧化物对特性的影响边彻底地重新斟酌构成二价金属氧化物RO的Mg0、Ca0、Sr0及BaO的含有率，并且综合性地调整其他成分的含有率，从而提供上述差值大、耐热性高、并且也适于化学钢化的玻璃组合物。
[0029]以下，对于构成本发明的玻璃组合物的各成分进行说明。
[0030](MgO)
[0031]在RO中，MgO促进玻璃组合物中的钠离子与玻璃组合物所接触的环境(例如硝酸盐)中含有的钾离子的离子交换的效果最大。为了得到该效果，玻璃组合物中优选含有3%以上的MgO。MgO是提高玻璃的熔解性、且提高耐热性的成分。如果考虑这些情况，则MgO的含有率越高越好。但是，如果MgO的含有率过高，则玻璃组合物的失透温度上升。该倾向在MgO的含有率超过10%时变得显著。
[0032]因此，MgO的含有率在3-10%的范围是合适的。MgO的含有率优选为4%以上、进一步优选为4.8%以上、特别优选为5%以上，根据情况，也可以为5.2%以上。另外，MgO的含有率优选低于7%、进一步优选为6.5%以下、特别优选为6.2%以下，根据情况也可以为6%以下。
[0033]根据上述的理由，基本上MgO是优选被大量含有的成分。另一方面，根据后述的理由，CaO的含有率应抑制得较低。MgO的含有率可以为CaO的含有率的4倍以上、进一步为5倍以上。另外，优选的是，MgO的含有率不仅多于应抑制得较低的BaO的含有率，而且还多于SrO的含有率。[0034](CaO)
[0035]CaO是构成Ca0.Mg0.2Si02 (透辉石:diopside)的成分。该结晶经常在失透后的玻璃组合物中被观察到。若CaO的含有率超过1%，则明显出现由该结晶的生成所致的失透生长速度的增大。另一方面，即便添加极少量的CaO，也具有改善玻璃的熔解性的效果。
[0036]因此，CaO的含有率为O-1%的范围是合适的。CaO的含有率优选为0.9%以下、进一步优选为0.8%以下、特别优选为0.7%以下、尤其优选为0.5%以下，根据情况还可以为0.4%以下。
[0037](SrO)
[0038]SrO具有降低玻璃组合物的粘性、使失透温度降低的效果。如果考虑该效果，则SrO的含有率越高越好。但是，如果SrO的含有率过高，则阻碍玻璃组合物中的钠离子的移动。如果SrO的含有率超过9%，则该影响变得显著。另外，如果SrO的含有率过高，则还出现耐热性降低等影响。SrO也是提高比重的成分，但不及BaO的程度。
[0039]因此，SrO的含有率在I-9%的范围是合适的。SrO的含有率优选为3%以上、进一步优选为4%以上、特别优选为4.3%以上，根据情况可以超过4.5%。另外，SrO的含有率优选为7%以下、进一步优选为6%以下、特别优选为5.7%以下。
[0040]SrO的含有率可以在考虑与BaO含有率的关系的情况下进行调整。在BaO的含有率为1%以下时，为了充分降低失透温度，SrO的含有率可以设为4%以上、尤其可以设为超过4.5%的范围。尤其在实质上不含有BaO的情况下，优选使SrO的含有率在上述范围。在BaO的含有率为1%以下的情况下，若SrO的含有率为4%以上、尤其超过4.5%的范围，则失透生长速度大大减少，失透温度也降低。
[0041]在BaO的含有率超过1%的范围的情况下，SrO的优选含有率的范围稍微降低。在BaO的含有率超过1%且为4%以下的范围的情况下，SrO的含有率优选为例如I-6%、进一步优选为I-5%，根据情况也可以为I-4.5%。
[0042]根据上述的理由，SrO是应该比CaO优先添加的成分，SrO的含有率按照比CaO的含有率多的方式进行调整。从SrO的含有率减去CaO的含有率而得到的差值优选为1%以上、进一步优选为1.5%以上、特别优选为1.8%以上、尤其优选为2%以上，根据情况也可以为3%以上。如果该差值大，则容易使从作业温度减去失透温度而得的差值增大。
[0043](BaO)
[0044]BaO具有如下效果:降低玻璃组合物的粘性；尤其通过与上述含有率的SrO共存，从而在不使失透温度上升的情况下降低失透生长速度。但是，BaO明显妨碍玻璃组合物中的碱的移动。另外，如果BaO的含有率过高，则玻璃组合物的耐热性降低，比重变高。由于钡原料是有害物质，所以还存在处理困难的问题。
[0045]因此，BaO的含有率为O-4%的范围是合适的。BaO的含有率优选为2%以下、进一步优选为1.5%以下、特别优选为1%以下、尤其优选为0.5%以下。本发明的玻璃组合物优选实质上不含有BaO。
[0046](RO)
[0047]RO表示Mg0、Ca0、Sr0及BaO。如果RO的含有率过低，则降低玻璃组合物的粘性的成分不足而变得难以熔解。另一方面，若RO的含有率过高，则失透温度上升而使耐热性降低。另外，如果RO的含有率过高，则化学耐久性及化学钢化性也降低。[0048]因此，RO的含有率(MgO、CaO、SrO及BaO的含有率的总和)为10-20%是合适的。RO的含有率优选为10-17%、进一步优选为10-15%、特别优选为10-13%。
[0049](SiO2)
[0050]SiO2为构成玻璃组合物的主要成分，如果其含有率过低，则玻璃的化学耐久性及耐热性降低。另一方面，如果SiO2的含有率过高，则高温下的玻璃组合物的粘性变高，使熔解及成形变得困难。
[0051]因此，SiO2的含有率为60-66%是合适的。SiO2的含有率优选为60-64%、进一步优选为60-63.5%、特别优选为60-62.7%。
[0052](Al2O3)
[0053]Al2O3提高玻璃组合物的耐热性及化学耐久性，进而使化学钢化容易进行。另外，Al2O3是实现高耐热性并且有助于维持化学钢化后的强度的成分。另一方面，如果Al2O3的含有率过高，则失透温度上升，成形为板状的成形性降低。
[0054]因此，Al2O3的含有率为10-16%是合适的。Al2O3的含有率优选为11%以上。另外，Al2O3的含有率优选为14%以下、进一步优选为13%以下。
[0055](Li2O)
[0056]Li2O是通过被钠离 子置换来提高玻璃组合物的强度的成分。但是，如果Li2O的含有率高，则玻璃的耐热性降低。因此，Li2O的含有率为1%以下是合适的，优选为0.5%以下。本发明的玻璃组合物优选实质上不含有Li20。
[0057](Na2O)
[0058]Na2O是提高熔解性的成分，并且也是通过被钾离子置换而提高玻璃组合物的强度的成分。本发明的玻璃组合物中限制Li2O的含有率。因此，需要事先添加化学钢化所以需要量的Na20。另一方面，如果Na2O的含有率过高，则玻璃组合物的耐热性降低。
[0059]因此，Na2O的含有率为10-20%是合适的。Na2O的含有率优选为11%以上、进一步优选为12%以上。另外，Na2O的含有率优选为18%以下、进一步优选为16%以下。
[0060](K2O)
[0061]K2O与Na2O同样是提高玻璃的熔解性的成分。与Na2O相比，K2O是使由化学钢化所致的压缩应力层较深地形成的作用优异的成分。但是，如果K2O的含有率过多，则化学钢化后的表面压缩应力的值降低。另外，与Na2O相比，K2O是提高玻璃组合物的高温下的粘性的倾向大的成分。因此，K2O的含有率为5%以下是合适的，优选为3.5%以下、进一步优选为2%以下。另外，Na2O及K2O的含有率的总和优选调整为14-18%。
[0062](R2O)
[0063]R2O表示Li20、Na20及1(20。如果R2O的含有率过低，则玻璃的熔解性降低。另一方面，如果R2O的含有率过高，则耐热性降低，热膨胀系数变得过高。
[0064]因此，R2O的含有率(Li20、Na2O及K2O的含有率的总和)为14-20%是合适的。R2O的含有率优选为14.5-18%、进一步优选为14.5-17%、特别优选为14.5-16%。
[0065](TiO2)
[0066]TiO2是降低高温粘性、提高耐热性、为促进离子交换而含有的优选成分。但是，如果其含有率过高，则原料的熔解性降低，容易产生以TiO2为核的失透。因此，TiO2的含有率为2%以下是合适的。TiO2的含有率优选为1.5%以下，特别优选为1.4%以下，根据情况也可以为1.3%以下。本发明中TiO2的添加不是必须的，可以制成实质上不含有TiO2的玻璃组合物。但是，在应重视由高温粘性的降低所致的熔融温度及作业温度的降低等效果的情况下，TiO2的含有率优选为0.1%以上、进一步优选为0.3%以上、特别优选为0.6%以上。
[0067](ZrO2)
[0068]ZrO2是提高耐热性、促进离子交换的成分。但是，如果其含有率过高，则原料的熔解变得困难，ZrO2本身失透而容易产生异物。因此，ZrO2的含有率为0.1%以下是合适的，优选低于0.05%。本发明中，可以制成实质上不含有ZrO2的玻璃组合物。需要说明的是，ZrO2不仅从工业用原料混入到玻璃组合物中，而且还从用于玻璃板的批量生产设备的耐火物混入到玻璃组合物中。本发明中，含有作为杂质混入的ZrO2的ZrO2的总量优选为上述程度的微量。
[0069](B2O3)
[0070]B2O3是降低玻璃组合物的粘性、改善熔解性的成分。但是，如果其含有率过高，则玻璃组合物的耐热性及耐水性降低，玻璃组合物容易分相。另外，B2O3与碱金属氧化物形成的化合物发生挥发，而有产生损伤玻璃熔解室的耐火物的可能。因此，B2O3的含有率为1%以下是合适的。本发明中，可以制成实质上不含有B2O3的玻璃组合物。
[0071](ZnO)
[0072]ZnO是降低玻璃组合物的粘性、促进离子交换的成分。但是，如果其含有率过高，则玻璃组合物容易分相，耐失透性降低，比重增大。另外，熔解玻璃原料时容易以氧化锌的形式挥发，损伤耐火物。因此，ZnO的含有率为2%以下是合适的，优选为1%以下。本发明中，可以制成实质上不含有ZnO的玻璃 组合物。
[0073](Fe2O3)
[0074]氧化铁给玻璃组合物在可见区域及近红外区域带来光吸收。通过该光吸收，可有效进行由在利用溅射在玻璃基板上成膜磁性体时的辐射热所致的非接触加热。因此，可以以换算成Fe2O3计为2%以下的范围添加氧化铁。换算成Fe2O3的全部氧化铁(T-Fe2O3)含有率优选为0.05%以上、进一步优选为0.1%以上，并且优选为1%以下、进一步优选为0.5%以下、特别优选为0.3%以下，根据情况优选为0.2%以下。本发明中可以制成实质上不含有Fe2O3的玻璃组合物。
[0075](其他成分)
[0076]本发明的玻璃组合物优选实质上由上述列举的各成分(MgO-Fe2O3)构成。但是，本发明的玻璃组合物还可以以优选各成分的含有率低于0.5%、更优选低于0.1%的范围含有上述列举的成分以外的成分。作为允许含有的成分，可例示以熔融玻璃的脱泡为目的而进行添加的As205、Sb2O5, S03、SnO2, CeO2, Cl、F。其中，从对环境影响大等理由出发，优选不添加As205、Sb2O5, Cl、F。作为用于脱泡的添加成分，优选从以硫酸盐形式添加的原料产生的S03。SO3的含有率根据所需澄清程度，而可以设为0.05%以上、进一步设为0.1%以上。但是，如果SO3的含有率过高，则尤其在使用槽式熔解窑的情况下，有时在澄清槽中产生由再沸腾产生的泡而在玻璃中残留气泡。因此，SO3的含有率优选低于0.5%，进一步优选低于
0.2%。另外，作为允许含有的成分的其他例子，有为了着色而添加的Co0、Ni0等过渡金属氧化物。进而，作为允许含有的另外的其他例子，有P2O5、GeO2、Ga2O3、Y2O3、La2O3。即便是源自工业上使用的原料的上述以外的成分，只要是不超过0.5%的范围，则也是被允许的。由于这些成分为根据需要适当添加的成分或者不可避免地混入的成分，因此本发明的玻璃组合物可以是实质上不含有这些成分的玻璃组合物。
[0077](易化学钢化性)
[0078]本发明的玻璃组合物中，基于以摩尔％表示的各成分的含有率，通过以下的式子算出的比M优选为0.90-1.20。
[0079]M= (Al203+Mg0) / (Na2CHK2O)
[0080]在M的值为上述范围时，由化学钢化所致的压缩应力层容易扩大。具体而言，表面应力变大，压缩应力层容易形成得较深，因此有破坏荷重也变大的倾向。M的值优选为0.90以上、进一步优选为1.00以上、特别优选为1.05以上、根据情况优选为1.10以上，并且优选为1.20以下、进一步优选为1.17以下，根据情况优选为1.15以下。通过将M的值进行适当调整，可以显著得到由化学钢化所带来的效果。M的值的适当的调整，即便对于大量含有阻碍离子交换的SrO及BaO的玻璃组合物也有效果。
[0081]以下对本发明的玻 璃组合物的特性进行说明。
[0082](玻璃转化温度:Tg)
[0083]根据本发明，将玻璃组合物的玻璃转化温度(Tg)上升至580°C以上、进一步为590°C以上、特别为593°C以上、根据情况为595°C以上，从而可以改善玻璃组合物的耐热性。该玻璃组合物作为用于形成磁性体(磁记录层)而在高温下被加热的垂直磁记录介质用玻璃基板是合适的。另外，玻璃转化温度的上限没有特别限制，可以为700°C以下、进一步为650°C以下。
[0084](玻璃的特性温度、尤其是作业温度与失透温度的差值:T4-TL)
[0085]在浮法中使熔融玻璃从熔融窑流入到浮槽(float bath)时，熔融玻璃的粘度调整至104dPa*s (泊)左右。因此，为了以浮法进行制造，在粘度为104dPa*s时的温度(作业温度；T4)下熔融玻璃不发生失透，换言之，需要作业温度(T4)高于失透温度(TL)。另外，基于浮法的大规模的批量生产设备中，有时在流入至浮槽的熔融玻璃中产生局部的或者暂时的温度变动。如果考虑这种情况，则希望T4与TL相比足够高。
[0086]根据本发明，可以提供从作业温度减去失透温度而得的差值为80°C以上、进一步为100°C以上、特别是120°C以上、根据情况大到150°c以上的玻璃组合物。本发明的玻璃组合物适合于基于浮法的制造。根据本发明，可以提供不但将ZrO2的含有率抑制得极低，而且具有较高的玻璃转化温度和充分大的上述差值的玻璃组合物。但是，本发明的玻璃组合物，并不限于从作业温度减去失透温度而得的差值大到上述程度的组合物。
[0087]另外，根据本发明，可以将T4降低至1150°C以下、进一步为1130°C以下、根据需要为1110°C以下。T4的下限没有特别限定，例如为1000°C。另外，根据本发明，可以将TL降低直至1100°C以下、进一步为1050°C以下、特别是1000°C以下、根据情况为950°C以下。TL的下限没有特别限定，例如为750°C。
[0088]另外，根据本发明，可以将熔融玻璃的粘度为102dPa.s时的温度(熔融温度；T2)降低至1650°C以下、进一步为1600°C以下、需要时为1560°C以下。
[0089](热膨胀系数:a)
[0090]根据本发明，可以将玻璃组合物的-50-70°C的范围下的热膨胀系数a L设为70X10_V°C以上。另外，根据本发明，还可以将50-350°C的范围下的热膨胀系数aH设为80 X 1(Τ/°C以上。a L优选为72 X 10-7/°C以上、特别优选为74X 1(T/°C以上。因此，即使在与作为HDD的部件的不锈钢等热膨胀系数大的金属材料接合的状态下使用，也可以抑制伴随温度变化的玻璃基板中的裂纹发生及破坏。另外，在使磁盘的记录沟道狭窄的的情况下，也可以抑制或者回避来自玻璃基板和其接触的金属构件的热膨胀系数的差异的跟踪误差(tracking eiror)。另外，热膨胀系数的上限没有特别限制，关于a L，为例如80X 10_7/°C以下；关于αΗ，为例如95X10_7/°C以下。
[0091](比重(密度):P)
[0092]为了减轻对旋转驱动的负担及降低消耗电力，优选使构成磁记录介质用玻璃基板的玻璃组合物的比重较小。根据本发明，玻璃组合物的比重可以减少至2.60g.cm-3以下、进一步为2.57g.cnT3以下、根据情况为2.55g.cnT3以下。
[0093]在浮法等中，如果玻璃品种间的比重的差异大，则有时切换所制造的玻璃品种时熔融玻璃滞留在熔融窑的内部，对品种的切换产生影响。目前，以浮法批量生产的碱石灰玻璃的比重为约2.5g.cm_3。因此，如果考虑基于浮法的批量生产，则玻璃组合物的比重小至上述程度，具体而言，优选为2.43-2.57g.cm—3、特别优选为2.45-2.55g.cm—3。
[0094](弹性模量:E)
[0095]如果进行伴随离子交换的化学钢化，则有时玻璃基板上产生翘曲。为了抑制该翘曲，优选使璃组合物的弹性模量较高。根据本发明，可以使玻璃组合物的弹性模量(杨氏模量:E)增加至70GPa以上、进一步为73GPa以上、特别为74GPa以上。
[0096]以下，对玻璃组合物的化学处理进行说明。
[0097]对于本发明的玻 璃组合物的化学处理而言，使该玻璃组合物与含有具有比钠离子的离子半径大的离子半径的一价阳离子、优选钾离子的熔融盐接触，并进行利用上述一价阳离子置换玻璃组合物中的钠离子的离子交换，从而实施该化学处理。作为熔融盐，可例示出硝酸钾、及硝酸钾与硝酸钠的混盐。本发明的玻璃组合物的化学钢化优选使用硝酸钾熔融盐来进行。熔融盐的温度及处理时间可根据所处理的玻璃组合物的组成、大小及形状等适当确定，但熔融盐的温度为例如440-480°C是合适的，使玻璃组合物与熔融盐接触的时间为例如30分钟-8小时是合适的。
[0098]根据本发明，由于可以提供利用Tg示出的耐热性高的玻璃组合物，所以可以在较高的温度下实施化学钢化。另外，根据本发明，至少在其优选的方式中，可提供在离子交换中难以产生应力松弛的玻璃组合物。因此可以使压缩应力层扩大。
[0099]被化学处理过的本发明的玻璃组合物在用于磁盘用基板、特别是高速旋转型的HDD的磁盘基板是合适的。但是，本发明的玻璃组合物还可以在实施化学钢化处理或者不实施该处理的情况下用作液晶显示装置等的显示器用基板、信息设备终端的触摸屏用基板、液晶投影机等光源灯的反射镜、太阳能电池用玻璃基板等。
[0100]实施例
[0101](玻璃组合物的制作及评价)
[0102]按照表I-表4及表5的比较例1、6-9所示的玻璃组成，使用作为通用的玻璃原料的二氧化硅、氧化钛、氧化铝、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碱性碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡调配玻璃原料(批料)。其中，关于实施例41-48，向玻璃原料中进一步加入氧化铁，使碳Ife纳的一部分成为硫Ife纳。将调配后的批料投入到怕樹祸中，在电炉内在1650 C加热4小时制成熔融玻璃。接着，将熔融玻璃流出到铁板上，冷却，制成玻璃块。将该玻璃块再次放入电炉中，在620°C保持30分钟后，切断炉的电源，缓慢冷却至室温，制成试样玻璃。
[0103]关于试样玻璃，测定玻璃转化温度Tg、失透温度TL、熔融温度T2、作业温度T4、热膨胀系数aL、比重P、及杨氏模量E。另外，在测定失透温度TL时，一并评价了失透生长速度。
[0104]玻璃转化温度Tg及热膨胀系数aL使用差示热膨胀计(理学电极株式会社Thermo flexTMA8140)进行测定。熔融温度T2及作业温度T4利用钼球提拉法进行测定。比重P利用阿基米德法进行测定。杨氏模量E按照JISR1602进行测定。
[0105]失透温度TL利用以下的方法进行测定。
[0106]粉碎试样玻璃后过筛，得到通过2380 u m的筛子且残留在1000 u m的筛子上的玻璃粒。将该玻璃粒浸溃于乙醇中，进行超声波洗涤后，用恒温槽干燥。在宽12mm、长200mm、深IOmm的钼舟上以大致一定的厚度放入该玻璃粒25g，制成测定试样，将该钼舟在具有约900-1160°C的温度梯度的电炉(温度梯度炉)内保持2小时。然后，用100倍倍率的光学显微镜观察试样，将观察到失透的部位的最高温度作为失透温度。另外，在所有的实施例及比较例中，对于测定试样 而言，在温度梯度炉中玻璃粒彼此熔接，成为棒状体。
[0107]另外，在测定试样中，以肉眼观察保持在从失透温度TL到比TL低30°C的温度的部分，按照以下的基准，评价了失透生长速度。
[0108]〇:全部是透明或者大致透明。
[0109]A:虽然在TL附近的高温区域为透明或大致透明，但在低温区域为白浊，其中间区域观察到混池程度逐渐变化的渐变(gradation)。
[0110]X:在TL附近的高温区域观察到白浊，能明显观察到白浊的部分与更高温的透明部分的界限。
[0111]结果示于表I-5。其中，比较例2是引用了专利文献3的实施例4的组成及数据的例子，比较例3-5是分别引用了专利文献2的实施例15、16、9的组成及数据的例子。比较例2-5的失透生长速度也通过与上述同样的方法进行测定。
[0112]各实施例中，失透温度TL为1041°C以下，作业温度与失透温度的差值T4-TL为88°C以上。另外，玻璃转化温度Tg为590°C以上。另外，各实施例中制作的试样玻璃的比重为2.51-2.57g ? cm_3。各实施例中制作的试样玻璃的熔融温度T2为1642°C以下。
[0113]相对与此，对于比较例I的试样玻璃而言，若Tg较低为不足500°C，则耐热性不充分。对于比较例2-4的试样玻璃而言，由于含有0.3%以上的ZrO2，所以不适于使用了玻璃板的批量生产设备的制造。如从比较例5能够理解的那样，如果从以往的试样玻璃除去ZrO2,则变得难以增大T4-TL。
[0114]对于比较例6、7的试样玻璃而言，由于不含有SrO且CaO的含有率过高，因此没有显示适合的特性。与比较例6、7的组成相比，在比较例8、9中CaO的含有率降低，并且以比CaO含有率高的方式添加SrO。因此，比较例8、9的试样玻璃的T4-TL上升直至接近50°C。但是，由于CaO的含有率没有足够地变低，所以T4-TL的值的增加成为受限的范围。
[0115]另外，表I-5中，在应用的温度范围内无法确认测定试样的失透的试样玻璃(在温度梯度炉中的温度范围外存在TL的试样玻璃)的TL栏中，将温度梯度炉的最低实测温度或最高实测温度与不等号一起表示。最低(最高)实测温度因在炉内不可避免产生的温度分布的紊乱而成为稍微偏离设定温度区域(约900-1160°C )的最低(最高)值的值。
[0116](玻璃基板的制作及评价)
[0117]将试样玻璃切成外径68mmX内径20mm的环(doughnut)状,用氧化招砥粒研削其两面，进而使用氧化铈研磨砥粒进行了镜面研磨。这样，得到两面的表面粗糙度Ra为2nm以下的厚度0.80mm的玻璃盘(Ra基于JISB0601-1994)。使用市售的碱洗剂对该玻璃盘进行洗涤后，在加热至440°C的硝酸钾熔融盐中浸溃2小时，进行化学钢化处理。使用市售的碱洗剂再次洗涤处理后的盘，制成磁盘用玻璃基板。
[0118]对于化学钢化后的磁盘用玻璃基板中的几个实施例及比较例3的玻璃基板，使用折原制作所制造的表面应力计“FSM-6000”测定了表面压缩应力及强化深度。另外，关于实施例2及比较例3的玻璃基板,对各10片试验样品利用球环试验(Ball-on-ringtest)测定破坏荷重，进行统计学的处理，推定破坏的概率达到50%时的荷重(50%破坏荷重)。
[0119]结果示于表6。
[0120]在比M位于0.90-1.2的范围的玻璃基板中，表面压缩应力显示较高的值，并且压缩应力层从玻璃基板的表面到达直至较深的位置。由此可见，在化学钢化处理中，不仅熔融盐的浸溃时间对强化处理后的玻璃组合物的强度产生支配性的影响，而且熔融盐的温度与玻璃组合物的玻璃转化温度(Tg)的关系也对强化处理后的玻璃组合物的强度产生支配性的影响。如果考虑实施例2和比较例3的Tg大致相等，则认为两试样玻璃的强度特性的差异源于由比M的值所示的 化学钢化性的差异。
【权利要求】
1.一种玻璃组合物，其含有以质量％表示为60-66%的Si02、10-16%的A1203、0-1% 的 B203、3 -10% 的 Mg0、0 -1% 的 CaO、I -9% 的 Sr0、0 -4% 的 Ba0、0 -2% 的 Ζη0、0 -1% 的 Li20、10 -20% 的 Na20、0 -5% 的 K20、0 -2% 的 Ti02、0 -0.1% 的 Zr02、以及 O -2%的换算成Fe2O3的全部氧化铁，其中， MgO+CaO+SrO+BaO 为 10 -20% 的范围，
Li20+Na20+K20 为 14 -20% 范围， SrO的含有率高于CaO的含有率。
2.根据权利要求1所述的玻璃组合物,其中，CaO的含有率为0.9质量％以下。
3.根据权利要求1所述的玻璃组合物,其中，MgO的含有率为4.8质量％以上。
4.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其中，从SrO的含有率减去CaO的含有率而得的差值为1.5质量％以上。
5.根据权利要求1所述的玻璃组合物,其中，SrO的含有率为4质量％以上。
6.根据权利要求5所述的玻璃组合物，其中，SrO的含有率超过4.5质量％。
7.根据权利要求5所述的玻璃组合物，其中，BaO的含有率为I质量％以下。
8.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其实质上不含有BaO。
9.根据权利要求1所述的玻璃组合物,其中,BaO的含有率超过I质量％且为4质量％以下，SrO的含有率为I-6质量％。`
10.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其中，基于以摩尔％表示的含有率的比M(Al203+Mg0)/(Na2CHK2O)为 0.90 -1.20。
11.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其中，从粘度为104dPa-s时的温度T4减去失透温度TL而得的差值为80°C以上。
12.根据权利要求11所述的玻璃组合物，其中，所述温度T4为1150°C以下，所述失透温度TL为1100°C以下。
13.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其中，玻璃转化温度为580°C以上。
14.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其在温度-50-70°C的范围的热膨胀系数为70X1(T7/°C 以上。
15.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其比重为2.43-2.57g.cm_3的范围。
16.一种化学钢化玻璃物品，其通过如下方式获得: 将含有权利要求1所述的玻璃组合物的玻璃物品浸溃于包含一价阳离子的熔融盐中，由此使所述玻璃物品中含有的钠离子与所述一价阳离子进行离子交换，其中，所述一价阳离子具有比钠离子的离子半径大的离子半径。
【文档编号】C03C3/087GK103459337SQ201180069673
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2011年12月2日 优先权日:2011年3月31日
【发明者】千秋裕, 仓知淳史 申请人:日本板硝子株式会社