专利名称：信息记录装置基板用新型玻璃的制作方法
技术领域：
本发明是关于磁盘等信息记录装置的基盘材料，研磨后具有良好表面特性及CSS特性的玻璃。
近年，作为大型及微型计算机的外部记忆装置，磁盘、光磁盘被广泛使用。随着信息时代的到来，人们强烈希望、要求开发能高密度记录，高速度传送数据的磁盘、光盘、数字录像盘等信息记录装置。为提高密度记录，磁头和基盘的距离需更接近。对于这一要求基盘表面的粗糙度及平整度必须减小。为提高数据速度，则要求硬盘的线记录和旋转速度提高，硬盘高速旋转则必须提高基盘的机械强度及杨氏模量(纵弹性模量)。
到目前为止，铝合金基盘被作用磁盘基盘广泛使用。现在市售硬盘的80％使用的是铝合金。但是，铝合金基盘材料本身种种缺陷的影响，比如，在研磨过程中基盘表面突起，或者产生影响平整性，光洁度的点状凹凸，不能适应伴随当今信息量进一步增大的高密度记录化要求。再者，铝合金基盘达不到高速旋转所要求的高机械强度及高刚性。
近来出现的化学强化玻璃基盘、晶化玻璃基盘与前述铝合金基盘比较，在研磨抛光方面比较容易达到光滑化，并且由于在同一厚度上有优越的刚性，作为磁盘基盘，正在被使用。相关的文献有97191572“信息记录介质片用玻璃及玻璃基片”，97122592“用作信息记录盘基片的结晶玻璃。代表性的实物有保谷的化学强化玻璃基盘，小原的晶化玻璃基盘。
但是，这些玻璃基盘的杨氏模量在9000Kgf／mm前后，满足不了高速旋转的刚性要求。此外，由于特殊的晶化玻璃有微小结晶，影响到表面光洁度，化学强化玻璃表面的富碱金属层也影响到表面光洁度，其表面光洁度小于10A。其三，这些玻璃含有Li、Na、K、B等轻元素。化学强化玻璃必须有Li、Na、K，才能进行离子交换，才能化学强化。Si-Li系晶化玻璃必须有Li结晶化才进行，而Li、Na、K、B等轻元素在镀记忆膜时被溅射到记忆膜上，产生对记忆膜的污染问题。为提高表面光洁度和防止对记忆膜的污染问题，人们尝试在上述玻璃基盘上镀膜，比如镀硅膜。由于增加工序，成本显著增高。
最近，为解决以上的问题，人们考虑使用非化学强化、非晶化、高刚性的玻璃。现在世上已有的非化学强化、非晶化，但高刚性的玻璃，却存在化学稳定性不好，溶解温度过高，比重过大等缺点，应用性能不好，也难以大规模经济性生产。例如，玻璃手册中介绍的CaO-Al2O3-SiO2系(CaO40WT％、Al2O320WT％、SiO240WT％)玻璃的杨氏模量为10000-11000Kgf／mm2，化学稳定性很差(以JOGIS标准耐水性为5级)，熔解温度高(1540度)，不能进行工业化的应用。
鉴于上述的问题和不足，本发明的目的在于提供一种信息记录装置基板用新型玻璃，它具有高杨氏模量和机械强度，同时化学稳定性好，熔解温度低，研磨后的表面光洁度高，以适应高密度记录、高速度数据传送的磁性盘、光盘、数字录像盘等信息记录装置的需要。
本发明进一步的目的在于进一步降低熔解温度，从而降低制造成本，经济地大规模生产。
本发明的新型玻璃，其特征在于所用的原料，以氧化物换算的重量％，主要组分如下Y2O3+La2O3 30～60％，其中各成分 0～60％；SiO2 15～50％；Al2O315～35％；TiO2 5～15％
如上所述的新型玻璃，其特征在于有以下组分ZrO2 ＜10％；CuO ＜10％。
如上所述的新型玻璃，其特征在于有以下组分ZnO+MgO+CaO+SrO+BaO ＜10％，其中各成分 0～10％；如上所述的新型玻璃，其特征在于有以下组分F+Cl0．5～10％，其中各成分 0．5～10％；Li2O+Na2O+K2O+B2O3 ＜3％，其中各成分 0～3％。
如上所述的新型玻璃，其特征在于加入以下过渡金属，以氧化物换算的重量％Fe2O3+Cr2O3+NiO+V2O5 ＜10％，其中各成分 0～10％；和掺杂稀土金属，以酸化物换算的重量％CeO2+Pr2O3+Nd2O3+Sm2O3+Eu2O3+Tb2O3+Ho2O3++Er2O3+Tm2O3+Y2O3＜10％，其中各成分0～10％。
本发明的新型玻璃，按以上技术方案配料，经常规工艺就可以制得杨氏模量10000-13000Kgf／mm2，熔解温度1450-1540度，研磨后表面光洁度Ra为2-5A，化学稳定性良好的基片玻璃。
构成本发明基本技术效果的玻璃原料，除开一些常规工艺性的成分外(比如澄清剂As2O3和Sb2O3)，为Y2O3、La2O3、SiO2、Al2O3、TiO2五种成分中的四种，Y2O3与La2O3只用一种即可。从本发明实施例1～4中我们可以看到杨氏模量均超过了10000Kgf／mm2，熔解温度均低于1540度，研磨后表面光洁度均小于5A。
本发明的新型玻璃的原料选择Y2O3是本发明的核心成分，Y2O3量越多杨氏模量(刚性)越高，超过了60％以上时，玻璃处于不稳定状态，理想的是30％-60％。但是，因为特性相近的成分能全部置换Y2O3，Y2O3在0～60％。
La2O3具有和Y2O3相近的特性，实验证明它能全部置换Y2O3，成为和Y2O3同样的玻璃的主要成分。La2O3超过60％以上，玻璃处于不稳定状态。单独使用时也在30～60％。
另外，La2O3的成本比Y2O3便宜，但多使用La2O3存在刚性下降的缺点。综合成本和玻璃的杨氏模量(刚性)两方面因素，选出Y2O3+La2O3的最佳组合，Y2O3+La2O3的总量在30～60％。
SiO2是玻璃稳定的重要成分。15％以下没什么效果，但是在50％以上，则成了SiO2系玻璃，没有了La2O3系玻璃的特性。理想的是在15～40％。
Al2O3是玻璃的化学稳定性提高和稳定的成分。15％以下没有效果，35％以上则熔解性不好和耐失透性恶化。理想的是在15～30％。
TiO2可提高玻璃杨氏模量。5％以下没有效果，15％以上耐失透性恶化。
ZrO2可增大硬度并改良化学稳定性。10％以上则有难以熔解的问题。
CuO可提高玻璃的杨氏模量(刚性)和提高激光网纹加工特性。10％以上则有难以熔解和耐失透性恶化的问题。
As2O和Sb2O3作为澄清剂能含有0～5％。
ZnO、MgO、CaO、SrO、BaO能降低玻璃熔解温度。其中之一种或多种加入后可以降低熔解温度20～40度，其一种或多种的总加入量＜10％。
F、Cl能提高熔解性。0．5％以下没有效果，但过量的加入则担心由于几乎都蒸发而改变了本来的组成。理想的是在0．5～5％。
Li2O、Na2O、K2O、B2O3可以降低熔解温度，但对基盘玻璃的特性都有一些负面影响，理想的是不含Li2O、Na2O、K2O、B2O3。
Fe2O3、Cr2O3、NiO、V2O5等过渡金属，和稀土金属CeO2、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Tb2O3，可以满足激光网纹加工的要求。
将上述原料混合后，在1450～1540度加热熔融5～8小时后，压制成型，然后放入退火炉中退火到室温。用本发明的新型玻璃，经研磨抛光后，镀上记录薄膜后就可得到信息记录载体，例如磁性记录载体、光记录载体、光磁性记录载体等。
本发明的18个具体实施例如下实施例1 2 3 4 5 6(wt％)Y2O3 404951 2235La2O3 49 2714SiO2 202520 16．5 2020Al2O3 212521 22．5 2121TiO2 8 108 10 8 8ZnOMgOCaOCuO2 22 2As2O3Sb2O3FClFe2O3CeO2Cr2O3V2O5NiONd2O3Yb2O3Er2O3Pr2O3Tb2O3Ho2O3杨氏模量Kgf／mm2101001140012100123801090011400熔制温度(度) 15201520 1510 1500 1510 1510耐酸性 22222 2耐水性 22222 2表面粗糙度(埃) 33223 3****************************************************************实施例 789 10 1112(wt％)Y2O349 49 49 5149La2O3 40SiO2 2516 16 16 1616Al2O3 2521 21 21 22．4 21TiO2 1010 10 10 1010ZnO 4MgO 4CaO 4CuOAs2O3 0．3Sb2O3 0．3F1Cl 3Fe2O3CeO2Cr2O3V2O5NiONd2O3Yb2O3Er2O3Pr2O3Tb2O3Ho2O3杨氏模量Kgf／mm2100001200012000120001238012380熔制温度(度) 1520 1480 1480 1510 1510 1460耐酸性 2 22222耐水性 2 22222表面粗糙度(埃) 3 23322****************************************************************实施例 13 14 15 16 17 18(wt％)Y2O3 49 49 49 49 49 49La2O3SiO2 16 16 16 16 16 16Al2O3 21 21 21 21 21 21TiO2 10 10 10 10 10 10ZnOMgOCaO
CuO 1As2O3Sb2O3FClFe2O33CeO2 1Cr2O3 3V2O53NiO 1Nd2O3 2Yb2O3 2Er2O3 2Pr2O3 2Tb2O32Ho2O32杨氏模量Kgf／mm212100 12100 12100 12100 12100 12000熔制温度(度) 150015001500150015001500耐酸性 22 2 2 2 2耐水性 22 2 2 2 2表面粗糙度(埃) 33 2 2 2 3***************************************************************将通常使用的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氟化物、氯化物等玻璃原料按上述配方组成，称量后混合均匀，然后将混合均匀的原料混合物约500g放入回转工作台成形，然后放入退火炉中退火到室温。
将得到的基盘玻璃按照日本光学硝子工业会测定标准(JOGIS)，测定硬度、耐酸性、耐水性。根据JIS标准测定杨氏模量(刚性)和弯曲强度。研磨抛光后的玻璃以AFM和ZYGO进行表面测定。
本发明的基片玻璃不含有碱金属元素和B等轻元素，具有良好的玻璃溶解性、成形性、研磨抛光特性、化学稳定性、高杨氏模量，研磨抛光后的表面特性良好，使适合于高密度记录、高速度数据传送的磁盘、光磁性盘、数字录像等信息记录装置的制造成为可能和现实。
权利要求
1.信息记录装置基板用新型玻璃，其特征在于所用的原料，以氧化物换算的重量％，主要组分如下Y2O3+La2O3 30～60％，其中各成分 0～60％；SiO2 15～50％；Al2O3 15～35％；TiO2 5～15％。
2.如上所述的新型玻璃，其特征在于有以下组分ZrO2 ＜10％；CuO ＜10％。
3.如上所述的新型玻璃，其特征在于有以下组分ZnO+MgO+CaO+SrO+BaO ＜10％，其中各成分 0～10％；
4.如上所述的新型玻璃，其特征在于有以下组分F+Cl0．5～10％，其中各成分 0．5～10％；Li2O+Na2O+K2O+B2O3 ＜3％，其中各成分 0～3％。
5.如上所述的新型玻璃，其特征在于加入以下过渡金属，以氧化物换算的重量％Fe2O3+Cr2O3+NiO+V2O5 ＜10％，其中各成分 0～10％；和掺杂稀土金属，以酸化物换算的重量％CeO2+Pr2O3+Nd2O3+Sm2O3+Eu2O3++Tb2O3++Ho2O3+Er2O3+Tm2O3+Y2O3 ＜10％，其中各成分 0～10％。
全文摘要
信息记录装置基板用新型玻璃,其特征在于所用的原料,以氧化物换算的重量%,主要组分如下:Y
文档编号C03C3/076GK1294093SQ9912002
公开日2001年5月9日 申请日期1999年11月2日 优先权日1999年11月2日
发明者彭波, 詹祖盛 申请人:彭波, 詹祖盛