(57)【要約】      （修正有）【課題】熱アシスト磁気記録方式の磁気ディスク用として用いるのに適し、その硬さがＨｖ４５０以上の磁気ディスク用チタン板と、チタン製ディスク基板の表面側にＨｖ４５０以上の硬さの硬質化された改質層を、高価な装置を用いずに容易に形成できる磁気ディスク用チタン板の製造方法と、磁気ディスクを提供する。【解決手段】磁気ディスク用チタン板は、純チタン又はチタン合金よりなるディスク基板と、ディスク基板の表面側に形成された硬質化された改質層より構成されており、改質層中の酸素濃度が９原子％以上３０原子％以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側に酸素固溶により硬質化された改質層が形成された純チタンまたはチタン合金よりなるディスク基板のみより構成されており、
前記改質層中の酸素濃度が、９原子％以上３０原子％以下であることを特徴とする磁気ディスク用チタン板。
【請求項２】
前記改質層中の酸素濃度が、９原子％以上２０原子％以下である請求項１記載の磁気ディスク用チタン板。
【請求項３】
請求項１または２記載の磁気ディスク用チタン板の製造方法であって、
前記ディスク基板の母材の表面側に前記改質層を形成するにあたり、前記ディスク基板を８５０℃以上で熱処理する工程を含むことを特徴とする磁気ディスク用チタン板の製造方法。
【請求項４】
前記熱処理は、酸素濃度が質量比で２０ｐｐｍ以下の不活性ガス中で行われることを特徴とする請求項３記載の磁気ディスク用チタン板の製造方法。
【請求項５】
前記熱処理後に、前記改質層の表面に形成されたスケール層を除去することを特徴とする請求項３または４記載の磁気ディスク用チタン板の製造方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の磁気ディスク用チタン板の前記改質層の表面上に記録媒体層が形成されていることを特徴とする磁気ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ等の高密度記録用および再生用の媒体として用いられる磁気ディスク用チタン板およびその磁気ディスク用チタン板の製造方法と磁気ディスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からコンピュータ等の高密度記録用および再生用の媒体のディスク基板にはアルミニウム合金が用いられることが多い。このアルミニウム合金は他の金属に比べ軟質であるため、その表面に別途硬質なニッケル−リンめっきによる厚さ約１０μｍの被膜を設けることで磁気ディスクとして用いられている。磁気ディスクの製造工程では、このニッケル−リンによる被膜の表面上に更にスパッタリング法によって磁性膜が設けられるが、この従来からの方法による磁性膜の成膜時の基板温度は約３００℃であった。
【０００３】
磁気ディスクには記録密度の更なる高度化のニーズが高まってきており、最近では、高記録密度化を図る技術として熱アシスト磁気記録方式が特に注目されている。この熱アシスト磁気記録方式に適する磁性膜を磁気ディスクの表面に設ける際の熱処理温度は５００〜６００℃程度であり、アルミニウム合金でなるディスク基板上にニッケル−リン被膜を設けた従来からの磁気ディスクでは、耐熱性が不十分で熱アシスト磁気記録方式には適さない。
【０００４】
熱アシスト磁気記録方式に対応するために、高温強度に優れるチタン板をディスク基板に用いることが試みられているが、チタンは本来の硬さがＨｖ３５０以下であり、ニッケル−リン被膜より硬さが低いため、そのままでは使用することができない。尚、本明細書ではディスク基板の硬さを単に硬さと表現することがあるが、全てビッカース硬さを示す。
【０００５】
そのような理由で、チタン板の表面側に硬化層を設けることが試みられており、特許文献１，２によって、雰囲気制御下での熱処理により純チタンよりなるディスク基板の表面側に硬質化された改質層を設ける方法が、特許文献３によって、電解研磨若しくは陽極酸化により純チタンよりなるディスク基板の表面側に酸化皮膜を形成した材料が、特許文献４によって、スパッタリング法により純チタンよりなるディスク基板の表面側に硬質皮膜を形成した材料が、それぞれ提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に記載された方法で形成される改質層の硬さはＨｖ３００〜４００程度であり、従来のアルミニウム合金でなるディスク基板の表面に設けられるニッケル−リン被膜の硬さである約Ｈｖ６００と比較すると、明らかに硬さが低いため実用上不十分であるといえる。
【０００７】
特許文献３に記載された技術では、ディスク基板の酸素濃度を高めて酸化皮膜の強度と硬度を高めようとしているが、酸素濃度はＪＩＳ２種〜４種の純チタンの範囲で、材料の硬さはＨｖ１５０〜２５０に過ぎず、前記したニッケル−リン被膜の硬さである約Ｈｖ６００には遠く及ばない。
【０００８】
一方、特許文献４に記載されたようにスパッタリング法によって硬質化された改質層を形成する場合は、十分な硬さの改質層を得ることが可能であると思えるが、スパッタリング法を採用するには高価な装置が必要であり、また、部品ごとの処理が必要となるため、コストが非常に高くなってしまい、そのような面から改善すべき大きな問題が残る技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１−１１２５２１号公報
【特許文献２】特開平５−２８４５６号公報
【特許文献３】特開平６−１２６６１号公報
【特許文献４】特開平４−９８６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、表面に磁性膜を設ける際の耐熱性に優れるため、熱アシスト磁気記録方式の磁気ディスク用として用いるのに適し、しかも、その硬さが実用上問題がないレベルのＨｖ４５０以上である磁気ディスク用チタン板、およびチタン製のディスク基板の表面側にＨｖ４５０以上の硬さの硬質化された改質層を高価な装置を用いることなく容易に形成することができる磁気ディスク用チタン板の製造方法、および前記磁気ディスク用チタン板の改質層の表面上に記録媒体層が形成された磁気ディスクを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の磁気ディスク用チタン板は、表面側に酸素固溶により硬質化された改質層が形成された純チタンまたはチタン合金よりなるディスク基板のみより構成されており、前記改質層中の酸素濃度が、９原子％以上３０原子％以下であることを特徴とする磁気ディスク用チタン板である。
【００１２】
また、前記改質層中の酸素濃度が、９原子％以上２０原子％以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明の磁気ディスク用チタン板の製造方法は、ディスク基板の母材の表面側に前記改質層を形成するにあたり、前記ディスク基板を８５０℃以上で熱処理する工程を含むことを特徴とする磁気ディスク用チタン板の製造方法である。
【００１４】
また、前記熱処理は、酸素濃度が質量比で２０ｐｐｍ以下の不活性ガス中で行われることが好ましい。
【００１５】
また、前記熱処理後に、前記改質層の表面に形成されたスケール層を除去することが好ましい。
【００１６】
本発明の磁気ディスクは、前記磁気ディスク用チタン板の前記改質層の表面上に記録媒体層が形成されていることを特徴とする磁気ディスクである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の磁気ディスク用チタン板は、表面に磁性膜を形成する際の５００〜６００℃という高温に耐えることができ、高記録密度化を図ることができる熱アシスト磁気記録方式の磁気ディスク用として用いるのに適しており、しかも、その硬さが磁気ヘッドとの接触の際に不具合が発生することがないレベルのＨｖ４５０以上の硬さである。
【００１８】
本発明の磁気ディスク用チタン板の製造方法によると、チタン製のディスク基板の表面側に、硬さがＨｖ４５０以上の硬質化された改質層を高価な装置を用いることなく容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】試験体１〜３の表面（スケール層直下）からの深さとビッカース硬さの関係を示すグラフ図である。
【図２】試験体１の表面付近の光学顕微鏡による金属組織の断面観察結果を示す図面代用写真である。
【図３】試験体２の表面付近の光学顕微鏡による金属組織の断面観察結果を示す図面代用写真である。
【図４】試験体３の表面付近の光学顕微鏡による金属組織の断面観察結果を示す図面代用写真である。
【図５】硬質化された改質層のビッカース硬さと硬質化された改質層中の酸素濃度の関係を示すグラフ図である。
【図６】試験体３，４の表面（スケール層直下）からの深さとビッカース硬さの関係を示すグラフ図である。
【図７】試験体３の表面付近の走査型電子顕微鏡による金属組織の断面観察結果を示す図面代用写真である。
【図８】試験体４の表面付近の走査型電子顕微鏡による金属組織の断面観察結果を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
磁気ディスク基板の材料としてアルミニウム合金が汎用されているが、近年、磁気ディスクには記録密度の高度化というニーズがあり、その高記録密度化を図る技術として熱アシスト磁気記録方式が注目されている。しかしながら、アルミニウム合金よりなるディスク基板の表面に別途ニッケル−リン被膜を設けた従来から汎用されている磁気ディスクは、耐熱性が不十分で熱アシスト磁気記録方式には適さないという問題があった。
【００２１】
そこで、本発明者らは、熱アシスト磁気記録方式に対応するために、高温強度に優れるチタン板をディスク基板に用いることを試みた。しかしながら、チタン板の硬さはＨｖ３５０以下と低く、そのままではディスク基板として使用することができないため、チタン板の表面側に硬質化された改質層を形成することに着目し、鋭意、実験、研究等により検討を行った。
【００２２】
その結果、純チタンまたはチタン合金よりなるディスク基板を８５０℃以上の高温で熱処理することで、ディスク基板の母材の表面側に酸素固溶により硬質化された改質層を形成することができ、また、その改質層中の酸素濃度が９原子％以上となることで、改質層がＨｖ４５０以上の硬さになることを見出した。
【００２３】
また、熱処理時の雰囲気（酸素濃度）によっては、硬質化された改質層の表面を覆うように酸化チタンよりなるスケール層が形成されることがあるが、このスケール層は研磨等の方法により除去すれば良い。
【００２４】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００２５】
本発明の磁気ディスク用チタン板は、表面側に硬質化された改質層が形成された純チタンまたはチタン合金よりなるディスク基板のみよりなる。まず、ディスク基板について詳しく説明し、改質層については別途詳しく説明する。
【００２６】
＜ディスク基板＞
前記したように、ディスク基板は、純チタンまたはチタン合金からなる。このディスク基板の材料は、例えば、純チタンまたはチタン合金を、溶解、鋳造して鋳塊とし、熱間圧延した後、冷間圧延するという従来から公知の製造方法等で作製されたものである。また、ディスク基板の材料は、焼鈍仕上げされていることが好ましいが、その仕上げ状態は問わず、例えば、「焼鈍＋酸洗仕上げ」、「真空熱処理仕上げ」、「光輝焼鈍仕上げ」等を採用することができる。
【００２７】
尚、ディスク基板は、純チタンまたはチタン合金からなるとしたが、特定の組成の純チタンまたはチタン合金に限定されるものではない。しかし、中間焼鈍なしでトータル圧延率３５％以上の冷間圧延を実施できるという冷間圧延のしやすさ、その後の加工性確保の観点を考慮すると、質量比で、Ｏ：１５００ｐｐｍ以下、Ｆｅ：１５００ｐｐｍ以下、Ｃ：８００ｐｐｍ以下、Ｎ：３００ｐｐｍ以下、Ｈ：１３０ｐｐｍ以下であり、残部がＴｉおよび不可避的不純物からなるものが好ましい。例えば、ＪＩＳ１種の冷間圧延板を用いることができる。
【００２８】
尚、前記添加元素のうち、Ｏは１０００ｐｐｍ以下、Ｆｅは１０００ｐｐｍ以下とすることがより好ましい。また、添加元素の添加量の下限は特に規定しないが、例示するならば、Ｏ：１００ｐｐｍ、Ｆｅ：１００ｐｐｍ、Ｃ：５０ｐｐｍ、Ｎ：３０ｐｐｍ、Ｈ：１０ｐｐｍである。
【００２９】
また、ディスク基板は、ディスク形状に打ち抜き加工を行う前の板材の状態で改質層が形成されていても良いし、通常のチタン板材をディスク形状に打ち抜き加工した後に改質層が形成されたものであっても良い。
【００３０】
＜硬質化された改質層＞
一般的に磁気ディスクの表面にはニッケル−リン被膜のような被膜が別途設けられている。磁気ディスクの表面に被膜が設けられる理由は、情報記録時に磁気ヘッドがディスク表面に接触することがあるが、表面の硬さが不十分であると磁気ヘッドの接触時にディスク表面に凹みや疵が発生することがあるためである。このような凹みや疵が形成された部位は情報の記録ができなくなり、高記録密度化の障害となり好ましくない。
【００３１】
ニッケル−リン被膜の硬さはＨｖ６００程度であるが、ニッケル−リン被膜をディスク基板の表面に設けることは、熱アシスト磁気記録方式にとって耐熱性の面で適さない。従って、本発明の特徴点は、ディスク基板自体の表面側をニッケルーリン被膜と同等の硬さまで硬化させること、すなわち、ディスク基板の表面側にニッケルーリン被膜と同等の硬さの硬質化された改質層を形成することであり、具体的には、その改質層の硬さはＨｖ４５０以上であり、この硬さを得るためには改質層中の酸素濃度を９原子％以上とすれば良い。
【００３２】
硬質化された改質層の硬さがＨｖ４５０未満であると、前記したように、磁気ヘッドの接触時にディスク表面に凹みや疵が発生する可能性がある。好ましい硬さはＨｖ４８０以上、より好ましい硬さはＨｖ５００以上である。一方、改質層中の酸素濃度の観点では、好ましい酸素濃度は９．５原子％以上、より好ましい酸素濃度は１０．０原子％以上である。
【００３３】
一方、硬質化された改質層の硬さの上限については、磁気ディスクの性能の面からは特に限定する必要はないが、改質層が硬すぎると、ディスク表面を鏡面仕上げする際の精密研磨時に時間がかかり過ぎ、また、硬くなり過ぎると脆くなってしまうため精密研磨によっても鏡面を得ることが難しくなる。従って、改質層中の酸素濃度は３０原子％以下とし、好ましくは２０原子％以下とするのが良い。
【００３４】
本発明では硬質化された改質層の厚さについては特に限定しないが、１５μｍ以上の厚さとすることが好ましく、２０μｍ以上とすることがより好ましい。磁気ディスクを作製する際には表面を鏡面研磨する工程があり、研磨により改質層の厚さが若干薄くなることが想定されるので、改質層には研磨代分を含め一定の厚さが必要である。特に改質層の厚さの上限については規定する必要がないが、改質層は熱処理により得られることから実際の厚みの上限は１００μｍ程度であると考えられる。
【００３５】
尚、硬質化された改質層の厚さおよび硬さは、試料を用いて断面加工を行い、マイクロビッカース硬さ試験機により断面のビッカース硬さを測定することにより求めることができる。断面加工は、試料を樹脂に包埋した後、樹脂ごと試料を切断して断面試料とし、更に断面を研磨することで行う。その後、試料の最表面より深さ方向に向け順次硬さを測定し、Ｈｖ４５０に達した時の位置を改質層の最下面とし、改質層の厚さを求める。尚、試料にスケール層が形成されている場合は、改質層の厚さの測定はスケール層直下を始点として改質層の厚さを求める。
【００３６】
また、硬質化された改質層中の酸素濃度は、断面からの、走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析（ＳＥＭ／ＥＤＸ）による組成分析によって測定することができる。本発明では測定時の加速電圧を１５ｋＶとし、炭素、窒素、酸素、チタンを測定しそれぞれの組成（原子％）を求め、改質層中の酸素濃度を規定している。
【００３７】
また、断面からの組織観察および硬質化された改質層中の組成分析を行うにあたり、断面試料の作製並びに観察は一般的な方法により行われる。例えば、採取した試料を樹脂に包埋した後、樹脂ごと切断し、その断面を研磨により平坦に加工し、その後、フッ酸と硝酸の混合溶液を用いてエッチング処理することによって断面試料を作製する。組織観察は光学顕微鏡より行うが、より分解能に優れる電子顕微鏡による観察を併用しても良い。
【００３８】
＜製造方法＞
本発明の磁気ディスク用チタン板は、チタンまたはチタン合金を、溶解、鋳造して鋳塊とし、熱間圧延した後、冷間圧延するという従来から公知の製造方法で作製されたものである。また、製造工程には、前記各工程を経て得たディスク基板の表面側に硬質化された改質層を形成するために、ディスク基板を８５０℃以上で熱処理するという工程を含む。また、熱処理前にディスク基板の表面を研磨して平滑にする工程、熱処理前もしくは熱処理後にディスク基板を所定サイズに切断加工する工程を含んでいても良い。
【００３９】
硬質化された改質層は、熱処理時に雰囲気中の酸素がディスク基板の表面よりディスク基板中に向けて拡散侵入することで、酸素がディスク基板の表層に固溶することによって形成される。
【００４０】
この硬質化された改質層が形成される際の酸素の固溶速度の主な支配因子は温度である。熱処理時の温度が８５０℃より低いと、ディスク基板の表面への酸素固溶速度が極めて遅くなるため、形成された改質層は硬質化された改質層として必要な硬さを得ることが難しくなり、また、硬質化された改質層を形成するために長時間を要することになる。
【００４１】
このため、酸素濃度が９原子％以上で、硬さがＨｖ４５０以上の硬質化された改質層を形成するための熱処理温度は、８５０℃以上である。好ましくは８６０℃以上、より好ましくは８７０℃以上とする。一方、熱処理温度の上限は特に規定しないが、熱処理時の温度が高すぎると、Ｈｖ１０００を超える非常に硬く脆い層が形成されて歩留りに影響して望ましくないため、熱処理温度の上限は１２００℃程度とすることが好ましい。
【００４２】
先に説明した通り、ディスク基板の表面側への硬質化された改質層の形成は酸素固溶により進行するが、熱処理雰囲気中の酸素濃度が高すぎる場合は、酸素固溶による改質層の形成と共に、その改質層の表面に多孔質のスケール層が形成されて歩留りが低下する。そのため、雰囲気中の酸素濃度は低い方が好ましく、熱処理は酸素濃度が質量比で２０ｐｐｍ以下の不活性ガス中で行われることが好ましい。酸素濃度が低いという観点からは真空下など減圧雰囲気での熱処理が想定される。
【００４３】
このように、熱処理時の酸素濃度によっては、熱処理後に硬質化された改質層の表面に多孔質で脆いスケール層が形成される。このスケール層は不要な層であるため、除去することが好ましい。スケール層の除去方法は特に規定しないが、例えば、物理的な研磨による除去、化学的なエッチングによる除去等、適宜好適な処方を選択して行えば良い。また、スケール層の除去は、例えば、色調で金属色が観察されるまで、表面からのビッカース硬さでＨｖ１０００以下になるまで等、適宜条件となる目安を事前の検討により定めておいてから行うことが推奨される。
【００４４】
＜磁気ディスクの作製＞
次に本発明の磁気ディスク用チタン板を用いて磁気ディスクを作製する方法について簡単に説明する。
【００４５】
まず、表面に硬質化された改質層が形成された磁気ディスク用チタン板を、例えば、外径２．５インチタイプのブランク材等、適宜ディスク形状に打ち抜き加工し、得られた磁気ディスクを複数枚重ねた状態で荷重をかけながら歪み取り焼鈍を行って表面を平坦化する。次いで、磁気ディスクの端面形状や寸法を整えるための加工を行い、最後に、表面を平滑にするための鏡面研磨等の研磨を行う。以上の工程の後改質層の表面上に記録媒体層を形成して磁気ディスクが完成する。尚、従来のアルミニウム合金からなる磁気ディスクの場合は、ニッケル−リン被膜を形成するための工程が必要となるが、本発明ではその工程を省略することができる。
【００４６】
また、通常のチタン板をブランク材形状に打ち抜き加工した後に表面に硬質化された改質層を形成する処理を行って表面を硬化させたブランク材を作製し、その後、平坦化処理、形状を整えるための加工、鏡面研磨、記録媒体層形成の工程で磁気ディスクを作製しても良い。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４８】
＜実施例１＞
（試験体の作製）
試験体の作製には、ＪＩＳ１種のチタン板材を使用した。このチタン板材の化学組成は、質量比で、Ｏ：４５０ｐｐｍ、Ｆｅ：２５０ｐｐｍ、Ｎ：４０ｐｐｍであり、残部がＴｉおよび不可避的不純物である。また、板厚は１．０ｍｍであり、サイズは２０×５０ｍｍである。尚、このチタン板材は、チタン原料に対して、従来公知の溶解工程、熱間圧延工程、冷間圧延工程、酸洗工程を施して得たものである。
【００４９】
このチタン板材（ディスク基板）に対し、酸素を２ｐｐｍ含む窒素ガス雰囲気下で熱処理を行った。熱処理温度は、８００℃、９００℃、１０００℃の３条件とし、保持時間は各温度条件とも６０分とした。尚、熱処理は、雰囲気熱熱処理炉を用いて炉内を窒素ガスに置換した後に施した。得られた試験体は下記の通りである。
試験体１：窒素ガス中  ８００℃、６０分熱処理（比較例）
試験体２：窒素ガス中  ９００℃、６０分熱処理（発明例）
試験体３：窒素ガス中  １０００℃、６０分熱処理（発明例）
【００５０】
（硬質化された改質層の硬さおよび厚さの評価）
熱処理後に試験体の表面側に形成された硬質化された改質層の硬さおよび厚さの測定は、各試験体を樹脂包埋した後、樹脂ごと試験体を切断して断面加工を行い、その断面を研磨（粗研磨、バフ研磨）によって平滑にし、その後、試験体の表面より深さ方向に向けてマイクロビッカース硬さの測定を行い、改質層の硬さと厚さの評価を行った。
【００５１】
具体的には、マイクロビッカース硬さの測定は、マイクロビッカース硬さ測定装置（アカシ製ＭＶＫ−Ｇ３）を用いて行い、最表面にスケール層が形成されている場合は、スケール層直下（母材最表面）を始点とし、深さ方向に１０μｍ間隔で、荷重は１０ｇ、保持時間は１５秒として実施した。
【００５２】
（硬質化された改質層の組成の評価）
マイクロビッカース硬さ試験装置で断面のビッカース硬さを測定した後、チタン材料本来の硬さであるＨｖ２００程度の硬さを示す母材領域と、Ｈｖ４５０以上の硬さを示す硬質化された改質層領域の組成分析を行った。尚、比較例の試験体１はＨｖ４５０以上の硬質化された改質層領域は存在しないため、組成分析を行ったのは、発明例である試験体２，３のみである。
【００５３】
硬質化された改質層と母材領域の組成分析は、具体的には、走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析（ＳＥＭ／ＥＤＸ）装置を用いて行い、加速電圧を１５ｋＶとして炭素、窒素、酸素、チタンの組成（原子％）を測定し、それぞれの領域の酸素濃度（原子％）を求めた。また、試験体２，３においてスケール直下から深さ方向の酸素濃度を測定し、硬さのデータと酸素濃度の測定値より両者の関係を求めた。
【００５４】
（硬質化された改質層の断面組織観察）
試験体の断面加工および硬さの測定を行った後の試験体の断面をバフ研磨して平滑に仕上げ、その研磨面を１質量％フッ酸・１０質量％硝酸水溶液にてエッチングした後、光学顕微鏡で５００倍の倍率で断面組織観察を行った。
【００５５】
（試験結果）
図１は異なる３条件の温度で熱処理を行った試験体１〜３の表面（スケール層直下）からの深さとビッカース硬さの関係を示し、また、図２は試験体１の表面付近の光学顕微鏡による断面観察結果を、図３は試験体２の表面付近の光学顕微鏡による断面観察結果を、図４は試験体３の表面付近の光学顕微鏡による断面観察結果を、それぞれ示す。
【００５６】
図１によると、試験体１では最も硬さが硬い領域でも硬さはＨｖ３００程度であり、硬さがＨｖ４５０以上の硬質化された改質層は形成されていない。一方、試験体２では硬さがＨｖ４５０以上の領域は表面から約３０μｍ以内の領域であり、この領域内に硬さがＨｖ４５０以上の硬質化された改質層が形成されていると判断できる。また、試験体３では硬さがＨｖ４５０以上の領域は表面から約８０μｍ以内の領域であり、この領域内に硬さがＨｖ４５０以上の硬質化された改質層が形成されていると判断できる。
【００５７】
本発明では特に硬質化された改質層の厚さは規定していないが、９００℃で熱処理を行った試験体２、１０００℃で熱処理を行った試験体３では、硬さ、厚さともに十分な硬質化された改質層が表面に形成されている。一方、８００℃で熱処理を行った試験体１は表面から１０μｍの位置でＨｖ３００程度と若干硬さが硬くなっているものの硬質化された改質層は形成されていないと判断することができる。
【００５８】
また、本発明の要件を満足する硬質化された改質層が表面に形成されているという結果を得た試験体２，３を用いて、硬質化された改質層の硬さと硬質化された改質層（硬化層と記載）中の酸素濃度の関係を求めた結果を図５に示す。図５より明らかなように硬さと酸素濃度には明確な相関関係が見られ、酸素濃度がおよそ９原子％以上でＨｖ４５０以上の硬さとなっている。
【００５９】
＜実施例２＞
実施例１と同一のＪＩＳ１種のチタン板材を用いて、このチタン板材（ディスク基板）に対し、実施例１とは異なり大気雰囲気下で熱処理を行った。熱処理温度は１０００℃、保持時間は６０分とした。得られた試験体は下記の通りである。
試験体４：大気中  １０００℃、６０分熱処理（発明例）
【００６０】
この試験体４を用い、実施例１と同様の方法で、硬質化された改質層の硬さおよび厚さの評価、硬質化された改質層の断面組織観察を行った。
【００６１】
窒素ガス雰囲気下と大気雰囲気下という異なる熱処理雰囲気による影響を確認するために、試験体４と同一の熱処理温度、保持時間で熱処理を行った試験体３と、試験体４の試験結果を比較した。図６は試験体３，４の表面（スケール層直下）からの深さとビッカース硬さの関係を示し、また、図７は試験体３の表面付近の走査型電子顕微鏡による断面観察結果を、図８は試験体４の表面付近の走査型電子顕微鏡による断面観察結果を、それぞれ示す。尚、図７の断面観察画像と図４の断面観察画像は同じ試験体３の断面観察画像であるがその倍率が２００倍で異なる。
【００６２】
図６によると、試験体３，４ともに硬さ、厚さともに十分な硬質化された改質層が表面に形成されていることが分かり、硬質化された改質層の形成自体は雰囲気の影響を殆ど受けていないことが分かる。
【００６３】
一方、図７と図８の断面観察画像を比較すると、大気中で熱処理を行った試験体４では試験体３と比較すると相当分厚いスケール層が形成されていることが分かり、このスケール層の部分が材料ロスとなって歩留まり低下が予想されることから、熱処理中の酸素濃度は低い方が好ましいことが分かる。
【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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