磁记录介质基板和硬盘驱动器的制作方法

本发明涉及一种磁记录介质基板和硬盘驱动器。

背景技术：

近年来，就硬盘驱动器(harddiskdrive)中所使用的磁记录介质而言，正在迅速提高其记录密度。尤其是导入了mr(magnetoresistive)头和prml(partialresponsemaximumlikelihood)技术之后，面记录密度的提高日益激烈。

另外，近年来，随着英特网(internet)的发展和大数据(bigdata)的应用的扩大，数据中心的数据存储量也在持续增加。为此，从数据中心的空间的角度来看，还需要提高单位体积的存储容量。即，为了提高一台标准硬盘驱动器的存储容量，除了增加一个磁记录介质的存储容量之外，还进行了增加驱动器箱体内部所收藏的磁记录介质的数量的尝试。

作为磁记录介质基板，主要使用了铝合金基板和玻璃基板。其中，铝合金基板与玻璃基板相比具有韧性较高且容易制造的特征，并且常常使用在直径比较大的磁记录介质中。一般的3.5英寸标准硬盘驱动器的磁记录介质中所使用的铝合金基板的板厚为1.27mm，并且驱动器箱体内部最多使用了5个铝合金基板。

为了增加驱动器箱体内部所能收藏的磁记录介质的数量，进行了使磁记录介质中所使用的基板的板厚变薄的尝试。然而，在使基板的板厚变薄的情况下，铝合金基板与玻璃基板相比容易产生振抖(fluttering)。振抖是指当使磁记录介质高速旋转时所产生的磁记录介质的颤动，该振抖一旦发生，则难以在硬盘驱动器中进行稳定的读取处理。

为了抑制这样的振抖，例如，熟知的有一种在玻璃基板中作为磁记录介质基板的材料而采用杨氏模量较高的材料的技术(例如，参照专利文献1)。

另外，还进行了如下尝试，即，在3.5英寸标准硬盘驱动器的驱动器箱体内部充填氦气以降低基板的振抖，据此，可使铝合金基板的板厚变薄，进而可在驱动器箱体内部收藏6个以上的铝合金基板。

铝合金基板一般可由如下步骤制得，即，首先，将厚度为2mm以下左右的铝合金板打拔加工成面包圈(donut)状以获得预期尺寸的基板。接着，对打拔基板进行内外径倒角加工和数据面旋削加工后，为了降低旋盘加工后的表面粗糙度和起伏，使用磨刀石进行研削加工。然后，为了增加表面硬度和抑制表面缺陷，在基板表面上实施镀nip处理。接着，对形成了该nip镀膜的基板的两面(数据面)进行研磨加工。由于磁记录介质基板是大批量产品，并且还需要较高的性价比，所以，需要使其中所使用的铝合金具有较高的机械加工性和廉价性。

在专利文献2中，作为一种不仅具有较佳的切削性，还能抑制切削工具的磨耗和破片(chipping)等的损伤，并具有良好的防蚀铝(alumite)处理性的铝合金，公开了一种由如下成分所组成的材料，即，mg：0.3～6质量％；si：0.3～10质量％；zn：0.05～1质量％；sr：0.001～0.3质量％；及剩余部分：al和杂质。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1](日本)特开2015－26414号公报

[专利文献3](日本)特开2009－24265号公报

技术实现要素：

[发明要解决的课题]

本发明是鉴于如上所述的现有技术中的问题而提出的，其目的在于，提供一种不仅可增加标准硬盘驱动器箱体内部所收藏的磁记录介质的数量，还可进行薄板化，并且振抖较少、机械加工性也较佳的磁记录介质基板。

[用于解决课题的手段]

根据本实施方式的一个侧面，提供一种在铝合金基板的表面上形成了nip系镀膜的磁记录介质基板，其特征在于，所述铝合金基板包括：9.5质量％以上且11.0质量％以下的范围内的si、0.45质量％以上且0.90质量％以下的范围内的mn、0.32质量％以上且0.38质量％以下的范围内的zn、及0.01质量％以上且0.05质量％以下的范围内的sr。所述铝合金基板的合金组织中的si颗粒的平均粒径为2μm以下。所述nip系镀膜的膜厚为7μm以上。所述磁记录介质基板的外径(直径)为53mm以上，厚度为0.9mm以下，杨氏模量(e)为79gpa以上。

[发明的效果]

本发明的磁记录介质基板具有如下效果，即，由于可对振抖进行抑制，所以可被进行薄板化，进而可增加标准硬盘驱动器箱体内部所收藏的磁记录介质的数量，据此可提供一种高记录容量硬盘驱动器。

此外，本发明的磁记录介质基板的机械加工性较高，并可低价地进行制造，所以可降低高记录容量硬盘驱动器的比特单价。

另外，本发明的磁记录介质基板还可对大气(空气)中的振抖进行抑制，所以硬盘驱动器箱体内部不需要封入氦等低分子量的气体，由此可降低高记录容量硬盘驱动器的制造成本。

附图说明

[图1]用于对应用了本发明的磁记录介质基板的制造步骤进行说明的斜视图

[图2]表示本发明的磁记录介质的一例的截面示意图

[图3]表示本发明的硬盘驱动器的一例的斜视图

[符号说明]

11平板(surfaceplate)

12平板

13研磨垫(polishingpad)

w基板

具体实施方式

以下对本发明的实施方式的磁记录介质基板进行详细说明。

本实施方式的磁记录介质基板为在铝合金基板的表面上形成了nip系镀膜的基板，其特征在于，铝合金基板包括：9.5质量％以上且11.0质量％以下的范围内的si、0.45质量％以上且0.90质量％以下的范围内的mn、0.32质量％以上且0.38质量％以下的范围内的zn、及0.01质量％以上且0.05质量％以下的范围内的sr，铝合金基板的合金组织中的si颗粒的平均粒径为2μm以下，nip系镀膜的膜厚为7μm以上，优选为10μm以上，磁记录介质基板的外径(直径)为53mm以上，厚度为0.9mm以下，杨氏模量(e)为79gpa以上。

本实施方式的磁记录介质基板为，在中心具有开口部的圆盘状的铝合金基板的表面形成了nip系镀膜的磁记录介质基板。另外，使用了该磁记录介质基板的磁记录介质为，在该磁记录介质基板的表面上依次进行了磁性层、保护层、润滑膜等的积层的磁记录介质。此外，在使用了该磁记录介质的硬盘驱动器中，将该磁记录介质的中心部安装在主轴马达(spindlemotor)的旋转轴上，磁头在被主轴马达旋转驱动的磁记录介质的表面上浮起移动的同时，可针对磁记录介质进行信息的读写处理。

在硬盘驱动器中，由于使磁记录介质进行5000rpm以上的高速旋转，所以，如果磁记录介质基板的机械特性较低，就会发生颤动(振抖)，导致在硬盘驱动器中难以进行稳定的读取处理。本发明的发明人发现了该磁记录介质基板的振抖与杨氏模量和密度密切相关，通过提高磁记录介质的杨氏模量并降低密度，可降低振抖，此外，尤其是通过使磁记录介质基板的杨氏模量为79gpa以上，还可制造外径为53mm以上且厚度为0.9mm以下的磁记录介质。

作为本实施方式的磁记录介质基板的铝合金基板的组成成分，包括：9.5质量％以上且11.0质量％以下的范围内的si(优选在9.7质量％以上且10.4质量％以下的范围内)、0.45质量％以上且0.90质量％以下的范围内的mn(优选在0.47质量％以上且0.80质量％以下的范围内)、0.32质量％以上且0.38质量％以下的范围内的zn(优选在0.33质量％以上0.37质量％以下的范围内)、及0.01质量％以上且0.05质量％以下的范围内的sr(优选在0.02质量％以上0.04质量％以下的范围内)。另外，合金组织中的si颗粒的平均粒径为2μm以下，优选为1.7μm以下。需要说明的是，本实施方式的铝合金基板可由si、mn、zn及sr这4种必须添加的元素、其他可适当添加的元素、不可避杂质、及作为剩余部分的al构成。

由于本实施方式的铝合金基板的组成成分包括大量的si，所以可显著提高铝合金基板的杨氏模量。然而，由于在含有大量si的合金内部同时也大量地分散了si颗粒，所以具有在某些制造条件下会导致这些si颗粒最终成长至5～10μm的大小的情况。另外，铝合金基板的内部一旦含有这样的si颗粒，则难以均匀地对其表面上所设置的nip系镀膜进行成膜，进而导致出现镀膜的膜质不均的情况。

为了解决这样的问题，在本实施方式中，向铝合金基板的组成成分中添加了sr，据此可使si颗粒球状化和微细化，进而可达到使其表面上所设置的nip系镀膜均匀的效果。此外，本实施方式的si颗粒的球状化和微细化还具有可提高铝合金的机械加工性的效果。

以下对所添加的各元素进行详细说明。

就si而言，除了由于至al中的固溶量较少而需形成化合物的量之外，作为si单体颗粒分散在基质(matrix)中。在分散了si颗粒的合金组织中，切削工具所进行的si颗粒的粉碎或者si颗粒和al母相之间的界面剥离可导致切屑迅速分割，进而可提高切削性。另外，藉由必须添加的元素sr或者任意添加的na和ca，si颗粒可被球状化和微细化，由此也可提高切削性。如果si的含有量小于9.5质量％，则合金的杨氏模量的提高效果变差，并且切屑分割性的提高效果也不佳，另一方面，如果超过11.0质量％，则尽管切屑分割性提高了，但切削工具的磨耗也很显著，进而导致磁记录介质基板的生产性下降。

就mn而言，其在合金基质中进行微细析出，具有可提高机械性的效果。如果mn的含有量小于0.45质量％，则效果较差，而如果超过0.90质量％，则效果会达到饱和，难以提高机械性。

就zn而言，其在合金基质中进行固溶，同时与其他添加物进行结合，并作为析出物分散在基质中。为此，可提高铝合金的机械特性，此外，藉由与其他固溶元素的相乘效果，还可提高合金的切削性。如果zn的含有量小于0.32质量％，则所述效果较差，另一方面，如果超过0.38质量％，则存在耐腐蚀性降低的可能性。

就sr而言，藉由与si共存，可使凝固时的共晶si和初晶si球状化为直径2μm以下(优选为1.7μm以下)并使其微细化。为此，具有可间接地提高切屑分割性进而提高切削性并可抑制切削工具的磨耗和损伤的效果。另外，在连铸、挤压、拉拔等的步骤中，还具有可使si颗粒均匀且微细地进行分散，进而可进一步提高切削性的效果。此外，铝合金基板表面上所设置的nip系镀膜的组织也会变得均匀，这样，镀膜的膜质就会变得均匀。即，在磁记录介质基板中使用了含有大量si的现有技术中的铝合金的情况下，由于在si颗粒的表面上难以形成nip系镀膜，所以在相应的位置处容易产生洼坑或麻点(pit)等欠陷。相对于此，本发明可提供一种能够解决这样的现有技术中的问题并具有均匀镀膜的磁记录介质基板。

需要说明的是，如果sr的含有量小于0.01质量％，则所述效果较差，并且si颗粒也难以被球状化，进而出现锐角部，会导致切削工具的严重磨耗，另一方面，如果超过0.05质量％，则所述效果会达到饱和，即，即使大量添加也毫无意义。另外，由于初晶sral4发生晶出，会导致难以形成nip系镀膜，所以在相应的位置处容易产生洼坑或麻点等欠陷。

本实施方式的铝合金基板的mg的含有量为0.01质量％以下，或者优选为不含有mg。本实施方式的铝合金被分类为所谓的4000系铝硅(aluminumsilicon)合金，此外，在4000系铝硅合金中添加mg也为技术常识。相对于此，在本实施方式的铝合金基板中，mg的含有量仅为0.01质量％以下，或者优选为不含有mg，据此具有可更有效地发挥sr的添加效果并可对共晶si和初晶si进行球状化和微细化的效果。

作为其他可适当添加的元素，可列举出fe、cu、cr、ti、pb、bi、zr、b、v、na及ca，这些元素各自的添加量为1质量％以下，或者不进行添加，另外，这些元素的添加量的总量为4质量％以下。作为添加这些元素的效果，如在4000系铝硅合金中所熟知的那样，可改善铸造性(流动性、收缩性、耐热裂性等)、提高机械性、提高机械加工性(切削性)、及可使结晶粒微细化。另一方面，如果这些添加元素各自的添加量超过1质量％或者总添加量超过4质量％，则作为必须添加元素的si、mn、zn及sr的添加效果会下降，并非优选。尤其是在需要强调必须添加元素的添加效果的情况下，可适当添加的元素各自的添加量优选为0.5质量％以下，最好为0.1质量％以下。

本实施方式的铝合金基板可采用现有方法进行制造。例如，先对成分调整后了的合金材料进行加热溶融，并对其进行铸造，再通过压延形成板材，之后，将其加工成规定尺寸的在中央具有开口部的圆盘状板。另外，通过在加工成圆盘状板的加工步骤的前后再设置加热、钝化步骤，还可缓和基板的内在形变，并可将基板的杨氏模量调整在合适的范围内。

本实施方式的铝合金基板的外径(直径)为53mm以上。如前所述，由于本实施方式的铝合金基板的目的在于增加标准硬盘驱动器箱体内所收藏的磁记录介质的数量，所以，需要可设置在标准硬盘驱动器箱体、即、2.5英寸硬盘驱动器、3.5英寸硬盘驱动器等中。另外，由于在2.5英寸硬盘驱动器中所使用的是直径最大约为67mm的基板，而在3.5英寸硬盘驱动器中所使用的是直径最大约为97mm左右的基板，所以，本实施方式的铝合金基板的外径需要至少为53mm以上。

此外，本实施方式的铝合金基板尤其优选使用在具有更高的容量的3.5英寸硬盘驱动器中。在一般的3.5英寸标准硬盘驱动器中，最多可收藏5个板厚为1.27mm的介质。相对于此，由于本实施方式的磁记录介质基板的板厚可为0.9mm以下，所以可收藏6个以上的介质。另外，本实施方式的磁记录介质基板由于相对于振抖的耐性较高，所以，可在大气(空气)中使用，并且也不需要在硬盘驱动器箱体内部封入氦等低分子量的气体，据此可降低高记录容量硬盘驱动器的制造成本。

本实施方式的磁记录介质基板表面上的膜厚为7μm以上，优选为形成10μm以上的nip系镀膜。尽管一般磁记录介质基板中所使用的nip系镀膜的膜厚小于7μm，但是，在本实施方式中，可增加nip系镀膜的膜厚，据此可将磁记录介质基板的杨氏模量提高至79gpa以上。

作为本实施方式的nip系镀膜，可使用nip合金，该nip合金优选由10质量％以上且15质量％以下的范围内的p、不可避杂质、及作为剩余部分的ni构成。通过将nip系镀膜构成为这样的结构，与镀膜前的基板相比，可提高磁记录介质基板的杨氏模量。

另外，在本实施方式中，作为nip系镀膜还可使用niwp系合金，该niwp系合金优选由15质量％以上且22质量％以下的范围内的w、3质量％以上且10质量％以下的范围内的p、其他可适当添加的元素、不可避杂质、及作为剩余部分的ni构成。通过将nip系镀膜构成为这样的高硬度材料，可进一步提高磁记录介质基板的杨氏模量。

nip系镀膜可采用现有技术中所使用的方法来形成。另外，就niwp系镀膜而言，也可采用与nip系镀膜同样的方法来形成。例如，就niwp系镀膜而言，可使用将w盐添至nip镀液的镀液来形成。作为w盐，可使用钨酸钠、钨酸钾、钨酸铵等。

镀膜优选采用无电解镀来形成。镀层厚度可根据在镀液中的浸渍时间、镀液温度等进行调整。对镀膜时的条件并无特别限定，然而，镀浴的ph值为5.0～8.6，浴温为70～100℃，优选为85～95℃，浸渍时间优选为90～150分钟。

优选对镀膜后的基板进行加热处理。尤其是通过进行300℃以上的加热处理，由此可进一步提高镀膜的硬度，进而可进一步提高磁记录介质基板的杨氏模量。

本实施方式的磁记录介质基板在密度为ρ(g/cm³)的情况下，e/ρ优选为29以上。

如前所述，本发明的发明人发现了磁记录介质基板的振抖与杨氏模量e和密度ρ密切相关，通过提高磁记录介质的杨氏模量并降低密度，可减少振抖。需要说明的是，现有技术中的磁记录介质铝基板使用5000系铝合金的情况较多，其密度约为2.8g/cm³，杨氏模量约为74gpa，e/ρ约为26.4。相对于此，本实施方式的磁记录介质基板的杨氏模量位于79gpa以上且87gpa以下的范围内，密度位于2.7g/cm³以上且3.0g/cm³以下的范围内，所以e/ρ为29以上。e/ρ为29以上的nip系镀膜磁记录介质铝基板是现有技术中不能获得的基板，在应用于硬盘驱动器的情况下，其振抖很低，可获得极优的特性。

在本实施方式的磁记录介质基板的制造方法中，对铝合金基板实施镀层后，可对该基板的表面进行研磨加工。另外，在本实施方式中，从同时提高“更平滑且伤痕也更少”这样的表面质量和生产性的观点来看，优选采用使用了多个独立研磨盘的具有2个阶段(2-stage)以上的研磨步骤的多阶段研磨方式。

具体而言，作为对基板表面进行研磨的步骤，实施使用第1研磨盘一边供给含有氧化铝磨粒的研磨液一边进行研磨的粗研磨步骤、及对磁记录介质基板进行清洗后使用第2研磨盘一边供给含有硅胶(colloidalsilica)磨粒的研磨液一边进行研磨的精研磨步骤。

这里，就第1和第2研磨盘而言，例如，如图1所示，其为具有上下一对平板11、12，并且一边在相互逆向旋转的平板11、12之间夹着多个基板w，一边对这些基板w的两面采用设置在平板11、12上的研磨垫13进行研磨的研磨盘。

另外，就本实施方式的磁记录介质而言，例如，如图2所示，其为在磁记录介质铝基板1上依次对磁性层2、保护层3及润滑剂层4进行了积层的磁记录介质111。此外，本实施方式的磁记录介质还可采用现有技术中的适当的积层结构。

本实施方式的硬盘驱动器例如可采用图3所示的结构。即，作为本发明的实施方式的硬盘驱动器101具有：磁记录介质111；对磁记录介质111沿记录方向进行驱动的介质驱动部123；由记录部和再生部所构成的磁头124；使磁头124相对于磁记录介质111进行相对运动的磁头移动部126；及对来自磁头124的记录再生信号进行处理的记录再生信号处理部128。

本实施方式的磁记录介质基板由于可对振抖进行抑制，所以可被进行薄板化，据此，通过提高标准硬盘驱动器箱体内部所容纳的磁记录介质111的数量，具有可提供高记录容量硬盘驱动器101的效果。

另外，本实施方式的磁记录介质基板由于还可对大气(空气)中的振抖进行抑制，所以不需要在硬盘驱动器箱体内部封入氦等低分子量的气体，进而可降低高记录容量硬盘驱动器101的制造成本。

此外，本实施方式的硬盘驱动器101尤其适于使用在高记录容量的3.5英寸标准硬盘驱动器中。

[实施例]

(实施例1～12和比较例1～9)

以下，基于实施例对本发明的效果进行更明确的说明。需要说明的是，本发明并不限定于以下的实施例，只要在不对其要旨进行变更的范围内，还可对其进行适当的改变。

(铝合金基板的制造)

针对按照表1所示的组成成分(铝合金组成成分)而进行了成分调整了的合金材料，采用dc铸造(directchillcasting)方式制造了铝合金基板。要说明的是，铸造速度为80mm/分。对所制造的铸块在460℃的温度下保持5个小时以进行均质化处理后，实施压延以得到厚度为1.2mm的板材。然后，将该板材打拔加工成中央具有开口部的外径(直径)为97mm的圆盘状，并在380℃的温度下实施1个小时的烧钝后，对表面和端面采用金刚石钻头(diamondbit)进行旋削加工，最后制得外径为96mm并具有表1所示的厚度的基板。之后，对所制得的铝合金基板的结晶组织进行了观察，并对si颗粒的粒径进行了测定。实施例1～12和比较例1～9的测定结果示于表1。

(无电解镀膜的形成)

在铝合金基板的表面上，按照ni88p12的组成成分(镀膜组成成分)形成了具有表1所示的膜厚的镀膜。镀膜后的加热温度为300℃，加热时间为3分钟。

(研磨加工)

采用研磨盘具有上下一对平板的3阶段精研机(3-stagelappingmachine)进行了研磨加工。此时的研磨垫使用了suedetype研磨垫(filwel公司制)。另外，在进行第1阶段的研磨时，使用了d50为0.5μm的氧化铝磨粒，在进行第2阶段的研磨时，使用了d50为30nm的硅胶磨粒，而在进行第3阶段的研磨时，则使用了d50为10nm的硅胶磨粒。各阶段的研磨时间都为5分钟。

[表1]

(评价)

对所制造的磁记录介质基板的杨氏模量进行了测定。杨氏模量的测定是基于日本工业标准jis2280－1993在常温下进行的。试验片为长50mm、宽10mm、厚1.0mm的长方体。

另外，对表面采用1000倍的微分干涉光学显微镜进行了观察，并根据其平坦性对铝合金基板的机械加工性进行了评价。机械加工性的评价采用了“优”、“可使用的范围”、及“劣”这3个等级进行了评价。其结果示于表1。需要说明的是，在表1中，“优”被表示为「◎」，“可使用的范围”被表示为「○」，而“劣”则被表示为「×」。由表1可知，就机械加工性而言，实施例1～4的磁记录介质基板为“优”，实施例5～12的磁记录介质基板为“可使用的范围”，而比较例1～9的磁记录介质基板则为“劣”。

另外，使所制造的磁记录介质基板以10000rpm的旋转速度进行旋转，并采用he－ne激光位移计对磁记录介质基板的最外周面所产生的振抖进行了测定。测定结果示于表1。实施例1～12的磁记录介质基板的振抖为3.5μm以下，而比较例1～9的磁记录介质基板的振抖则为3.6μm以上，所以，实施例1～12的磁记录介质基板与比较例1～9的磁记录介质基板相比，振抖较低。

基于上述，本发明提供一种在铝合金基板的表面上形成了nip系镀膜的磁记录介质基板，其特征在于，所述铝合金基板包括：9.5质量％以上且11.0质量％以下的范围内的si、0.45质量％以上且0.90质量％以下的范围内的mn、0.32质量％以上且0.38质量％以下的范围内的zn、及0.01质量％以上且0.05质量％以下的范围内的sr，所述铝合金基板的合金组织中的si颗粒的平均粒径为2μm以下，所述nip系镀膜的膜厚为7μm以上，所述磁记录介质基板的外径为53mm以上，厚度为0.9mm以下，杨氏模量(e)为79gpa以上。

所述铝合金基板的mg的含有量为0.01质量％以下，或者不包括mg。

所述磁记录介质基板在密度为ρ(g/cm³)的情况下，e/ρ为29以上。

另外，还提供一种在铝合金基板的表面上形成了nip系镀膜的磁记录介质基板，其特征在于，所述nip系镀膜的膜厚为7μm以上，所述磁记录介质基板在杨氏模量为e(gpa)且密度为ρ(g/cm³)的情况下，e/ρ为29以上。

所述杨氏模量位于79gpa以上且87gpa以下的范围内，所述密度位于2.7g/cm³以上且3.0g/cm³以下的范围内。

所述磁记录介质基板的外径为53mm以上，厚度为0.9mm以下。

此外，还提供一种使用了所述磁记录介质基板的硬盘驱动器，所述硬盘驱动器使用了6个以上的所述磁记录介质基板。

所述硬盘驱动器的硬盘驱动器箱体内部为大气(空气)。

所述硬盘驱动器为3.5英寸标准硬盘驱动器。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但是上述内容并不是对本发明的内容进行限定的内容。