专利名称：区域润滑磁性介质的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及向磁性介质表面的至少一部分(如包含读写头起落区的磁盘的径向带部分)施涂润滑膜的方法。
背景技术：
通常用全氟聚醚涂层来润滑薄膜磁盘介质以减少磁盘使用期间内的磨损。通常是通过将磁盘浸入含有少量润滑剂的浴(如通常是溶解于溶剂中的少于约1％(重量)的全氟化合物或烃类化合物)而将润滑薄膜施涂到磁盘表面上。然而，这一方法固有的缺点是需要消耗大量的溶剂，由此会导致成本提高，并且工作场所内存在的溶剂蒸气会对环境造成危害。
浸渍润滑的另一个缺点是该方法缺乏选择性，润滑剂会施涂在整个磁盘表面上。例如，在具有指定用于读写磁头起落区(landing and take-off zone)的特定径向带的区域纹理化介质的情况下，存在于磁盘表面其它部分上的润滑膜是不必要和浪费的，一些情况下不利于磁头-磁盘界面的性能。
常规浸涂方法的另一个缺点是由于使用具有宽分子量分布的长链聚合物的混合物而产生的。已知润滑剂的分子量对磁头-磁盘界面的机械性能有影响。在常规实践中，在将润滑剂加入溶剂之前必须对聚合物润滑剂的混合物进行分级，得到具有所需分子量分布的级分。这样就增加了额外的步骤并提高了工艺成本。
因此，需要一种能够施涂润滑膜而没有常规浸涂方法上述缺点的技术。
发明的概述本发明的一个目的是一种向磁性记录介质(如磁盘)施涂润滑薄膜的方法，该方法能够克服已有技术的缺点和不足。
本发明还有一个目的是一种向磁盘表面预先选定的径向带部分施涂润滑薄膜的方法。
本发明的另一个目的是一种向磁盘施涂聚合物润滑薄膜的方法，其中润滑剂被就地分级成具有较窄重量分布和较轻平均分子量的材料。
本发明还有一个目的是一种向磁盘表面预先选定的径向带部分施涂润滑薄膜的设备。
本发明还有一个目的是一种向磁盘施涂聚合物润滑薄膜的设备，该设备在施涂润滑膜之前将聚合物润滑剂汽化并分级成具有较窄分子量分布和较轻平均重量的材料。
本发明还有一个目的是向磁盘表面预先选定的径向带部分施涂润滑薄膜的设备，该设备将润滑剂材料汽化，并将汽化的润滑剂转化成分子束用于施涂所述预先选定的径向带部分。
本发明的其它目的、优点和其它特点部分会在下文中加以说明，部分是本领域普通技术人员在细读下文后显而易见的或者是可以从实践本发明中得知。这些目的和优点可以如所附权利要求书中具体指出的加以实现。
根据本发明，上述目的和其它目的通过一种向磁盘表面施涂润滑膜的方法可以部分地加以实现，所述方法包括汽化润滑剂；使汽化的润滑剂形成汽化润滑剂分子束；使所述分子束对准磁性介质的表面。
在一个较佳实施方案中，使源室(source chamber)中的润滑剂蒸气膨胀经过第一准直孔(collimating orifice)，然后使蒸气通过至少一个额外的准直孔(它位于在第一准直孔下游的至少另一个室的室壁上)，由此使汽化润滑剂形成准直的分子束。
在另一个较佳实施方案中，通过使汽化润滑剂分子夹带在载气中而将润滑剂转化成非准直的分子束，并在环境压力下施加该润滑剂。
在本发明的一个实施方案中，产生准直的润滑剂分子束并将其施涂到磁性记录介质至少一个选定部分上的设备包括用于容纳和汽化液态润滑剂的可加热的源室，所述源室包含其中具有供汽化润滑剂分子通过的第一准直孔的壁部分；第二室，它通过第一孔与源室流体连通，所述第二室包含具有位于第一准直孔下游的第二准直孔的壁部分；以及夹持器，它用来将磁性记录介质的表面放置于一可抽真空的室(evacuablechamber)内，面对第二准直孔，用于将准直的润滑剂束至少射到表面的选定部分上形成润滑薄膜。
另一个实施方案包括产生非准直的润滑剂分子束并将其施涂到磁性记录介质表面的至少一个选定部分上的设备，该设备包括用于容纳和汽化液态润滑剂的可加热的源室；载气源，用于向源室内供给惰性载气流以带走其中的汽化润滑剂分子；加热的传输管道，它具有通到源室内部的第一端头和通入喷嘴的第二远端端头，所述传输管道将夹带在惰性气体中的汽化润滑剂分子送入喷嘴；以及夹持器，用于在环境气氛下将所述磁性介质的表面放置在喷嘴附近，以将非准直的润滑剂束射到表面上，至少在选定的表面部分上形成润滑薄膜。
本领域技术人员可以容易地从以下详细说明中得知本发明的其它目的和优点，在以下的详细说明中仅示出和描述了本发明的较佳实施方案，这些只是用来说明而非限制的。应该意识到，在不偏离本发明的情况下，本发明可以有其它不同的实施方案，也可在各种显而易见的方面对本发明的多个细节作改动。因此，应该认为附图和说明书的性质是说明性而非限制性的。
附图的简要说明
图1是液相和气相中聚合物润滑剂的分子量分布的示意图。
图2是液相和气相中预分级的聚合物润滑剂的分子量分布的示意图。
图3是用来产生准直的汽化润滑剂分子束以施涂磁盘表面的本发明第一实施方案的剖面示意图。
图4是用来产生非准直的汽化润滑剂分子束以在环境气氛条件下施涂磁盘表面的本发明第二实施方案的剖面示意图。
较佳实施方案的描述常用于制造磁性记录介质的润滑剂通常包含具有宽分子量分布特征的长链聚合物的混合物，包括全氟聚醚、官能化的全氟聚醚、全氟聚烷基醚和官能化的全氟聚烷基醚。润滑剂的分子量影响到界面的机械性能，因此对于特定的润滑剂，分子量分布的最佳范围通常已经确定了。这些具有特定的最佳分子量分布的润滑剂是通过在将润滑剂加入溶剂浴之前对润滑剂混合物进行分级而制得的，这一常规操作被称为“预分级(pre-fractionation)”。本发明不按照这一常规“预分级”操作进行，本发明简化或省去了预分级和对溶剂的需求。另外，本发明的实施方案使得能够有选择地涂覆特定区域(即局部化区域)而不是不加选择地施涂润滑剂涂料，这样就减少了润滑剂的消耗并改进了产品特性。
在研究和试验后发现，由于气相的常用聚合物润滑剂与相应的平衡液相相比，通常分子量分布更窄且平均分子量更轻，因此适用于制造磁性记录介质(如磁盘)的是汽化润滑剂而不是液态润滑剂。例如，思考一下图1-2中示出的聚合物润滑剂(Zdol 2000，全氟聚醚润滑剂，购自Ausimont，Thorofare，New Jersey)，气相的分子量分布明显窄于液相的分子量分布，分子量集中在对应于明显较低分子量的峰值附近。而且，由图2可见，即使是经过预分级的润滑剂也能够得到这一效果。已发现通过汽化润滑剂液体来使用润滑剂蒸气而非润滑剂液体，就得到了一种在现场即时进行润滑剂分级的方法，这样就不需单独的预分级步骤。或者，可以使用预分级的润滑剂，以得到略有不同的分子量分布的气相(与图1和图2比较)。
除了使用上文所述的聚合物润滑剂材料以外，本发明还可以使用多种其它类型的润滑剂材料，包括但不限于单体油类和高蒸气压固体。
本发明的实施方案如图3所示，包括一种设备，该设备用来汽化润滑剂，将汽化的润滑剂形成准直的分子束射到磁性记录介质(如磁盘)的至少一处选定部分上。如上所述，设备10包含串联式的一系列可抽真空的室，这些室通过将设备分隔为多个可抽真空的室的沿垂直方向延伸的壁中形成的孔来流通流体。源室1中含有一定量的液态润滑剂2，与润滑剂蒸气3形成平衡。在源室1的沿垂直方向延伸的壁部分4上形成有第一准直孔5用来使汽化的润滑剂分子通过。源室1具有加热和汽化液态润滑剂的热源。在图示的实施方案中，源室1被炉6包围，炉6包括电阻加热器7。其它合适的设备也可以用于加热和汽化润滑剂，如置于源室1内部的加热器。
所述设备具有至少一个中间室8，该中间室通过第一准直孔5与源室1发生流体连通，它包含与源室1的壁4共用的垂直壁和相对的壁9，在壁9上形成有第二准直孔10用于使一束汽化润滑剂分子束通过。虽然图示的设备仅包括一个此类中间室，但也可以具有多个其它的类似结构的中间室。中间室8通过第二准直孔10与末端室11流体连通，所述末端室11具有与中间室8的壁9共用的垂直壁和相对的壁12，该壁12具有最终的准直孔13用于使准直的汽化润滑剂分子束14通过以射到磁盘15表面的至少一部分上并淀积成经分级的润滑剂薄膜，所述磁盘15放在旋转的磁盘夹持器16上以接受从最终准直孔13上射出的准直的润滑剂分子束。
可旋转的磁盘夹持器16和位于其上的磁盘15是放在真空室17中的，离最终准直孔13间距为19。在图示实施方案中，示出了真空室17通过管道18与中间室和末端室8、11发生流体连通，从而它们可以使用一个共用的真空泵。然而，管道18也可以与单独的真空源连接。应该将准直孔之间的室内压力保持得足够低以使得润滑剂分子的平均自由程大于孔间间距。此外，由于在室温及以下温度时聚合物润滑剂的蒸气压低，因此可以通过例如冷却室表面而以最少的抽吸保持孔间空间内的低压。分子束和旋转磁盘的结合确定了磁盘表面上一个润滑剂的径向带。带宽可以由最终孔的直径和磁盘与润滑剂束的位置关系来确定，使其重合于磁盘上任何的所需区域(如起落区)。
本发明设备的一系列准直孔对汽化润滑剂分子进行接连的准直作用，形成精密聚焦的分子束。分子束的最终直径取决于最终准直孔13的尺寸，准直孔13通常是圆形的，直径约在0.20-0.60厘米的范围内，较好的是约0.40厘米。最终孔13和旋转磁盘15之间的间距19通常在约2厘米至30厘米之间，较好约为10厘米。
在操作中，至少一个中间室和最终室中的压力保持在约10-7乇至约10-9乇，较好的约为10-8乇。对于这些压力，至少一个中间室的合适长度(沿准直分子束的方向)约为10-40厘米，较好约为20厘米，而末端室的合适长度约为10-40厘米，较好约为20厘米。每个室的长度取决于设备中室的数目。这组室的总长度在约20-80厘米的范围内，较好的约为40厘米。
实施例向大致如图3所示的设备的源室1中提供包含全氟聚醚的液态聚合物润滑剂2。源室1中的润滑剂蒸气3首先膨胀经过第一孔5，形成准直的润滑剂分子束。润滑剂源1的蒸气压和分子量分布通过选择初始的液相分布，然后用炉和加热器6、7将润滑剂2加热至100℃-约290℃来加以控制。由此，润滑薄膜令人满意地有选择地施涂在磁盘的起落区。
图4示出了本发明的另一个实施方案，该实施方案用来产生非准直的润滑剂分子束。图4实施方案能较好地在环境气氛下进行。如图4所示，设备20包含合适的容器21用来盛装液态润滑剂22，它被加热器24加热，在液体上方的空间内形成汽化润滑剂23。载气，通常为空气或惰性气体(如氮、氩、氪或氖，较好为氮)，在控制的湿度下由源25通过供气管26通入汽化润滑剂23中，所述供气管26通到容器21内离液体22液面上方一段距离的蒸气空间内。在实践中，当使用聚合物润滑剂(如全氟聚醚)时，液态润滑剂22通常被加热至约100℃-250℃，较好约为200℃。
载气源25包括流量控制和压力调节装置(图中未示出)，使供给的载体气体的流量和压力足以将汽化润滑剂分子夹带在其中，并促使载体与被其带走的汽化润滑剂分子通过传输管27流出容器21，所述传输管的一端通到容器21内离液体22液面上方一段距离的蒸气空间内。传输管27的远端通到喷嘴28中，形成喷嘴的管子的内径等于或略小于欲有选择地施涂润滑膜的介质选定区的尺寸，如磁性记录介质的内径约为0.20-0.60厘米，较好约为0.40厘米的起落区。
在图4的实施方案中，磁盘29位于喷嘴28附近，以防汽化润滑剂流在凝结于磁盘表面上之前扩展(expansion)。此外，磁盘通过马达30在施涂润滑剂的过程旋转，以在磁盘表面上形成润滑剂的径向延伸带。
加热器31位于传输管27的附近，以将其大部分(包括喷嘴部分28)加热至比液态润滑剂的温度高出约10-50℃，较好的是高出约20℃，以防汽化润滑剂在传输管的内表面上凝结。与图3的实施方案相同，源容器21可以装在炉内，在这种情况下加热器24可以形成炉子的一部分，或者位于液态润滑剂22内。设备20还可以具有许多其它特征，但为了显示的简单起见，这些特征在图中未示出，例如关闭阀和旁路阀、温度传感器和控制器，这些常规部件的使用应该是显而易见的。
本说明书中仅示出和说明了本发明的较佳实施方案及其应用的例子。应该理解，在本发明构思的范围内，本发明能够在其它环境中使用，且能够容易地加以变化或改变。
权利要求
1.一种向磁性介质表面施涂润滑膜的方法，所述方法包括汽化润滑剂；将汽化润滑剂形成汽化润滑剂分子束；以及将所述分子束对准磁性介质表面并射到它的上面，从而至少在该表面预先选定的部分上淀积润滑膜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于润滑剂是无溶剂的。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于润滑剂包含具有分子量分布的聚合物材料，在汽化时将该聚合物材料分级形成具有较窄分子量分布和较轻平均重量的材料。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于聚合物润滑剂材料包含全氟聚醚、官能化的全氟聚醚、全氟聚烷基醚和官能化的全氟聚烷基醚中的至少一种。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于润滑剂包含单体油或高蒸气压的固体材料。
6.如权利要求1所述的方法，其中磁性介质包含磁盘，所述方法还包括在淀积润滑膜时旋转磁盘，将润滑剂施涂到所述磁盘的径向带上，所述径向带包含读写头的起落区。
7.如权利要求1所述的方法，它还包括将润滑剂形成准直的分子束。
8.如权利要求7所述的方法，它还包括使源室中的润滑剂蒸气膨胀经过第一准直孔，然后使蒸气通过至少一个额外的准直孔，所述孔位于在第一准直孔下游的至少另一个室的室壁上；将至少另一个室中的压力保持得足够低以使汽化润滑剂分子的平均自由程大于所述至少另一个室的长度尺寸；冷却至少另一个室的表面，从而只需最少的真空抽吸就能保持所需足够低的压力；使准直的分子束经过最终孔，然后至少射到所述表面的预先选定的部分，喷射束的宽度取决于所述最终孔的尺寸；和将磁性记录介质放在已抽真空的室内。
9.如权利要求1所述的方法，它还包括形成非准直的分子束。
10.如权利要求9所述的方法，它包括使载气流经加热的含润滑剂的源室而将汽化润滑剂分子随载气带走，所述载气包括空气或惰性气体；使夹带有润滑剂的载气通过通入一喷嘴中的导管至少对准表面上预先选定部分，所述喷嘴包含被加热的具有预先选定的内径的管，放在所述表面的附近；和于环境压力下将夹带的润滑剂分子至少淀积在所述表面预先选定的部分。
11.一种设备，它包含用于容纳磁性记录介质的夹持器；和用于将润滑剂施涂在磁性记录介质上的装置。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于施涂润滑剂的装置包括将准直或非准直的润滑剂分子束至少施涂到磁性记录介质表面选定部分上的装置，其中所述选定部分包括含有读写头起落区的磁盘径向带。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于所述夹持器适合于在喷射润滑剂束时旋转磁性记录介质。
14.如权利要求12所述的设备，它用于产生和施涂准直的润滑剂分子束时，包含用于容纳和汽化所述润滑剂材料的可加热的源室，所述源室包含其中具有供汽化润滑剂分子通过的第一准直孔的壁部分；第二室，它通过第一孔与源室流体连通，所述第二室包含具有位于所述第一准直孔下游的第二准直孔的壁部分；以及所述夹持器，它适合于将磁性记录介质的表面放置于一可抽真空的室中，面对第二准直孔，以使准直的润滑剂束射到表面上，至少在选定部分上形成润滑薄膜；和至少一个额外的室，它位于源室和第二室之间并与它们流体连通，所述至少一个额外的室包括具有在第一和第二准直孔之间的第三准直孔的壁部分。
15.如权利要求14所述的设备，它还包含真空源，用来将第二室和一个或多个额外室中的压力保持得足够低，以使得汽化润滑剂分子的平均自由程大于第二室和一个或多个额外室的长度。
16.如权利要求15所述的设备，它还包含冷却器，用于冷却第二室和一个或多个额外室的表面。
17.如权利要求12所述的设备，它用于产生和施涂非准直的润滑剂分子束时，包含用于容纳和汽化润滑剂材料的可加热的源室；载气源，用于向源室内供给惰性载气流以带走其中的汽化润滑剂分子；传输管道，它具有通到源室内部的第一端头和通入喷嘴的第二远端端头，所述传输管道将夹带在惰性气体中的汽化润滑剂分子送入喷嘴；以及夹持器，用于在环境气氛下将所述磁性记录介质的表面放置在喷嘴附近，以将非准直的润滑剂束射到表面上，至少在选定的表面部分上形成润滑薄膜。
18.如权利要求17所述的设备，它还包含用于加热所述传输管道的加热器。
19.如权利要求17所述的设备，其特征在于所述喷嘴的直径等于或稍小于选定表面区域部分的尺寸。
20.如权利要求17所述的设备，其特征在于所述夹持器适合于在喷射润滑剂束时旋转磁性记录介质。
全文摘要
本发明公开了对薄膜磁性介质(如磁盘)实施无溶剂的润滑作用,它通过向介质表面的选定区域(如起落区)施加准直的和/或非准直的润滑剂分子束(包括具有已知且窄的分子量分布的聚合物润滑剂)。实施方案包括对聚合物润滑剂的就地和即时的分级。
文档编号C10M105/50GK1265052SQ98807545
公开日2000年8月30日 申请日期1998年7月23日 优先权日1997年7月25日
发明者M·J·施蒂纳曼 申请人:西加特技术有限公司