一种机械式硬盘用高纯铝镁合金板锭及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁存储元件的材料及其生产方法，特别是一种机械式硬盘用高纯铝镁合金板锭及其生产方法。
【背景技术】
[0002]硬盘用铝基片是铝基磁存储材料的重要发展方向之一。硬盘盘片是HDD(硬盘驱动器)中存储信息的核心部件，硬盘是由多个盘片叠加在一起，互相之间由垫圈隔开，硬盘中的存储功能主要由其中的盘片实现，硬盘盘片是以坚固耐用的材料为基盘，大约共计SOnm厚的磁性涂层材料附着于基片上，实现数据的存储。硬盘基片材料是硬盘驱动器的核心部件之一，其生产加工涉及初加工、精加工及涂层制备三个主要工艺，对于基片毛坯的生产主要是通过熔炼一铸造一热轧一冷轧一冲压一退火，最终得到符合要求的铝基片，一般为铝镁合金组成。
[0003]目前机械式硬盘用铝基片的生产技术主要在日本，在特开昭61-91352号公报中，公开了一种涉及磁盘基板用铝合金板的退火方法，主要是提供了更适合磁盘用基板的铝合金板其对于含有Mg为3?6wt% &1:%质量分数，下同)的磁盘基板用销合金板。在特开平4-99143号公报中记述了一种将NiP层涂覆在铝合金表面的硬盘用铝镁合金基板的报道，基板的成分中含有Mg 3.0-5.0,Fe,Si,Cu, Zn低于0.05，含有Ga为50?400ppm，Be为0.5?100ppm，7 μπι以上的金属间化合物为10个/mm2以下。特开平2-205651号公报中记载有一项涉及磁盘基板用铝合金的发明，含有Mg为1-8，作为杂质元素含有的Si和Fe限制在规定量以下，并且将Ga限制在150ppm以下。日本专利第3875175号公报中记载有一项涉及磁盘用铝合金基板的发明，其含有Mg为3.0-6.0，含有Zn为0.25-1.0，此外含有规定量的Cu和Cr，Fe和Si的含量分别限制在0.05质量％以下。在以上日本公开的具有代表性的发明中还未涉及相关基板的板锭及其制造方法，用于硬盘的铝镁合金基板因其特殊的作用，其成分具有特殊性。
[0004]对于机械式硬盘用铝镁合金基片的生产技术，日本株式会社神户制钢所在中国申请的专利，专利公开号:CN101381828B，公开了一种强度优异，并提高了 NiP镀敷后表面平滑性的磁盘用铝合金基板及其制造方法。磁盘用铝合金基板利用薄板连续铸造法将铝合金的熔融金属制成板材，这种铝合金含有3.5-15wt%的Mg ;含有0.01-0.1的Si和Fe ;含有0.02-0.35质量写的Cr ;还含有规定量的Cu、Zn的至少I种。将经过了冲裁加工的板材在300°C及(14.7 [Mg]+204) °C中的高的温度以上([Mg]铝合金中的Mg含量(质量％ ))加压退火后，以规定速度以上冷却来进行平整化，表面上的Al-Fe系金属间化合物的最大长度为7 μπι以下、Mg-S i系金属间化合物的最大长度为4 μπι以下，Al3Mg2相的面积率为1%以下。
[0005]日本株式会社神户制钢所在中国申请的专利，公开号:CN102465222A，提供了一种磁盘用铝合金基板及其制造方法，磁盘用铝合金板，含有Mg为3.5质量％以上6质量％以下，余量由Al和不可避免的杂质构成，在500°C加热10秒之前和之后的平坦度的变化量为5 μ??以下，并且在500°C加热10秒之前和之后的平均晶粒直径的变化量为10 μm以下。该方法对于由前述的组成构成的磁盘用铝合金基板进行的堆叠退火以如下条件进行:以20C /分以下的升温速度升温至350°C以上，在350°C以上保持2小时以上，接着以2°C /分以下的降温速度进行冷却。
[0006]基于全球对硬盘的需求及硬盘市场激烈的竞争，对于硬盘的容量有了更大的需求，硬盘用铝镁合金基板的技术也在不断地更新和发展，目前硬盘的容量已经达到4TB以上，较最早广泛使用的IGB硬盘，其容量已经提高了几千倍，而今人们对硬盘容量的提升还在进一步提高，对基片的要求越来越高，其技术水平也在不断地更新和发展，因此，为了能够适应人们对高稳定性、高存储容量及低成本的迫切要求，开发出一种良好的基材是当今需要解决的关键技术问题之一。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种机械式硬盘用高纯铝镁合金板锭及其生产方法，所生产的板锭能够符高容量基板的要求。
[0008]一种机械式硬盘用高纯铝镁合金板锭，该板锭合金组份及质量百分比含量如下:
[0009]Mg 彡 18.6wt % ；Si 彡 0.005wt % ；Fe 彡 0.005wt % ；Cu:0.005-0.0lwt % ；Mn 彡 0.0015wt%；Cr ^ 0.009wt%；Zn:0.008-0.016wt%；Ti 彡 0.005wt%；Na^ 0.001wt%；
其余杂质含星总和< 0.0lwt%，余星为销。
[0010]所述一种机械式硬盘用高纯铝镁合金板锭，其中固体夹杂物尺寸最大不高于10 μ?? ；A1-Fe系金属间化合物最大长度不超过6 μ?? ;Mg-Si系金属间化合物最大尺寸不超过3 μ m ;含气量不高于0.lmL/100gAl ;板锭晶粒尺寸不超过200微米；腐蚀点数不高于3个
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[0011]一种机械式硬盘用高纯铝镁合金板锭的生产方法，该方法包括以下步骤:
[0012]a.熔炼高纯铝镁合金
[0013]采用高纯石墨坩祸作为熔池，首先对高纯石墨坩祸进行预处理，清理表面并涂覆保护材料，在温度为90-150°C的区间内烘干2-3小时；熔炼采用的原料为:高纯Al锭、高纯铝镁合金、Zn锭、Cu锭和Al/Cr合金，采用质量分数大于60%的乙醇溶液，将上述合金表面的缺陷及杂质物去除，所述每种原料的成分如下:
[0014]高纯Al 徒:A1 含量 99.99678wt% ；Mg6.4ppm ；Znl.2ppm ；Na 0.8ppm ；Fe4.8ppm ；Si4.1ppm ；Cu3.1ppm ；Cr0.2ppm ；T1.8ppm ；
[0015]高纯销倭合金:A1含量 0.0004ppm ;Mg99.9800wt % ;Zn32ppm ;Fe21ppm ;Si27ppm ;Mnl5ppm ；
[0016]Zn 键:A1 含量 0.5ppm ;Mg0.6ppm ;Zn99.80000wt % ;Fel.0ppm ;Cu0.3ppm ;Cr0.6ppm ；
[0017]Cu ,定:Fel0.0ppm ；Cu99.99000wt % ；Mn0.5ppm ;
[0018]Al/Cr 合金:A1 含量 95.500wt% ；Fe ( 0.0002ppm ；S1.0OOlppm ；Mn4.500ppm ；
[0019]b.高纯铝镁合金的精炼提纯
[0020]采用中频真空感应加热炉进行进行加热，加热炉的功率为70Kw_90Kw ;开启真空系统，持续抽真空的同时以5-15°C /min的加热速率加热至780_810°C，温度到达后开启电磁搅拌，搅拌速度为100-120转/min，抽真空到0.1Pa，保持20-30分钟后，关闭真空系统，同时通入纯度大于99wt%的高纯氩气至10-20Pa，打开排气阀门持续通入氩气5分钟以上，在高纯石墨坩祸中加入步骤a中所述的高纯Al锭、高纯铝镁合金、Zn锭、Cu锭和Al/Cr合金，调节加入的原料量，使得镁含量不超过18.6wt%,电磁搅拌速度调整为150-300转/min，同时打开超声震动，待温度到达780-810°C后，保温2_4小时，再次测定镁含量及杂质成分的含量，调节加入的原料量，保证金属液中Mg彡18.6wt% ；Si ^ 0.005wt% ；Fe ( 0.005wt% ；Cu 介于 0.005-0.0lwt%之间；Mn ( 0.0015wt% ；Cr ( 0.009wt% ；Zn 介于0.008-0.016wt%之间、Ti ( 0.005wt % ；Na ( 0.0Olwt % ;其余杂质含量总和不超过0.0 Iwt %，余量为铝，符合要求后准备铸造；
[0021]c.高纯铝镁合金的铸造
[0022]铸造前对紫铜结晶器用2000#及以上砂纸进行打磨，最终结晶器表面光滑，且无粘铝或异物；将热顶铸造上部热顶部分加热，温度多810°C，过滤箱加热温度多7200C ;对结晶器上盘与下盘进行清理，保证铸造时二次冷却水供应稳定且无堵塞现象；使用过滤板目数多35ppi ;铸造工艺参数为:热顶铸造使用直径120-164mm的结晶器，铸造温度745-750°C，铸造速度140mm/min，冷却强度及水压彡0.22Mpa，制成高纯铝镁合金板锭；
[0023]d.高纯铝镁合金板锭的后处理
[0024]对上述工艺得到的高纯铝镁合金板锭进行锯切，将头尾料锯切，锯切头料长度不低于100mm，锯切尾料长度不低于250mm ;将锯切后的板锭进行传统工艺的洗面，最后对获得的