(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金基板の表面にＮｉＰ系めっき被膜を形成した磁気記録媒体用基板であって、
前記アルミニウム合金基板は、Ｍｇを０．２〜６質量％の範囲内、Ｓｉを３〜１７質量％の範囲内、Ｚｎを０．０５〜２質量％の範囲内、Ｓｒを０．００１〜１質量％の範囲内で含み、
前記アルミニウム合金基板の合金組織においてＳｉ粒子の平均粒径が２μｍ以下であり、
前記ＮｉＰ系めっき被膜の膜厚は１０μｍ以上であり、
前記磁気記録媒体用基板は、外径が５３ｍｍ以上であり、厚さが０．９ｍｍ以下であり、ヤング率が７９ＧＰａ以上であることを特徴とする磁気記録媒体用基板。
【請求項２】
前記ＮｉＰ系めっき被膜は、Ｐを１５〜３５質量％の範囲内で含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体用基板。
【請求項３】
前記ＮｉＰ系めっき被膜は、ＮｉＷＰ系合金であり、前記ＮｉＷＰ系合金はＷを１５〜２２質量％の範囲内、Ｐを３〜１０質量％の範囲内で含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブに用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。特に、ＭＲ（magneto resistive）ヘッドやＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）技術の導入以来、面記録密度の上昇は更に激しさを増している。
【０００３】
また、近年のインタ−ネット網の発展やビッグデータの活用の拡大から、データセンターにおけるデータ蓄積量も増大を続け、そしてデータセンターのスペース上の問題から、単位体積当たりの記憶容量を高める必要性が生じている。すなわち、規格化されたハードディスクドライブ一台当たりの記憶容量を高めるため、ドライブケースの内部に納める磁気記録媒体の枚数を増やす試みが行われている。
【０００４】
磁気記録媒体用基板としては、主に、アルミニウム合金基板とガラス基板が用いられている。このうち、アルミニウム合金基板は、ガラス基板に比べ靱性が高く、製造が容易である特徴を有し、比較的径の大きい磁気記録媒体に用いられている。通常の３．５インチ規格化ハードディスクドライブの磁気記録媒体に用いられるアルミニウム合金基板の板厚は１．２７ｍｍである。
【０００５】
しかしながら、磁気記録媒体に用いられる基板の板厚を薄くした場合、アルミニウム合金基板はガラス基板に比べフラッタリングが生じやすい。フラッタリングとは、磁気記録媒体を高速回転させた場合に生ずる磁気記録媒体のばたつきであり、このフラッタリングが生ずるとハードディスクドライブにおける安定した読み取りが困難になる。このようなフラッタリングを抑制するためには、例えば、ガラス基板においては、磁気記録媒体用基板の材料としてヤング率の高い材料を使用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
アルミニウム合金基板は、一般的には次の工程によって製造される。先ず、厚さ２ｍｍ以下程度のアルミニウム合金板をドーナツ状に打ち抜き加工して所望の寸法の基板にする。次に、打ち抜かれた基板に対して内外径の面取り加工、データ面の旋削加工を施した後、旋盤加工後の表面粗さやうねりを下げるために、砥石による研削加工を行う。その後、表面硬さの付与と表面欠陥抑制の目的から、基板表面にＮｉＰめっきを施す。次に、このＮｉＰめっき被膜が形成された基板の両面（データ面）に対して研磨加工を施す。磁気記録媒体用基板は大量生産品であり、また高いコストパフォーマンスが求められるため、それに用いられるアルミニウム合金には、高い機械加工性と廉価性が求められる。
【０００７】
特許文献２には、優れた切削性を有するとともに、切削工具の摩耗やチッピング等の損傷を抑制し、さらに良好なアルマイト処理性を有するアルミニウム合金として、Ｍｇ：０．３〜６質量％、Ｓｉ：０．３〜１０質量％、Ｚｎ：０．０５〜１質量％およびＳｒ：０．００１〜０．３質量％を含み、残部がＡｌおよび不純物からなる材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−２６４１４号公報
【特許文献２】特開２００９−２４２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、規格化されたハードディスクドライブケースに納める磁気記録媒体の枚数を増やすことを可能とする、薄板化に対応可能な、ヤング率が高く機械加工性に優れた磁気記録媒体用基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施の形態の一観点によれば、アルミニウム合金基板の表面にＮｉＰ系めっき被膜を形成した磁気記録媒体用基板であって、前記アルミニウム合金基板は、Ｍｇを０．２〜６質量％の範囲内、Ｓｉを３〜１７質量％の範囲内、Ｚｎを０．０５〜２質量％の範囲内、Ｓｒを０．００１〜１質量％の範囲内で含み、前記アルミニウム合金基板の合金組織においてＳｉ粒子の平均粒径が２μｍ以下であり、前記ＮｉＰ系めっき被膜の膜厚は１０μｍ以上であり、前記磁気記録媒体用基板は、外径が５３ｍｍ以上であり、厚さが０．９ｍｍ以下であり、ヤング率が７９ＧＰａ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る磁気記録媒体用基板は、ヤング率が高いため薄板化が可能であり、規格化されたハードディスクドライブケースの内部に納められる磁気記録媒体の枚数を増やすことにより高記録容量のハードディスクドライブを提供可能とする効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した磁気記録媒体用基板の製造工程を説明するための斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る磁気記録媒体用基板について詳細に説明する。
【００１４】
本実施の形態における磁気記録媒体用基板は、中心に開口部を有する円盤状のアルミニウム合金基板の表面にＮｉＰ系めっき被膜を形成した磁気記録媒体用基板である。そして、この磁気記録媒体用基板を用いた磁気記録媒体は、この磁気記録媒体用基板の面上に、磁性層、保護層及び潤滑膜等を順次積層したものである。また、この磁気記録媒体を用いたハードディスクドライブは、この磁気記録媒体の中心部をスピンドルモータの回転軸に取り付けて、スピンドルモータにより回転駆動される磁気記録媒体の面上を磁気ヘッドが浮上走行しながら、磁気記録媒体に対して情報の書き込み又は読み出しを行う。
【００１５】
ハードディスクドライブでは、磁気記録媒体を５０００ｒｐｍ以上で高速回転させるため、磁気記録媒体の機械的特性が低いとばたつき（フラッタリング）が生じ、ハードディスクドライブにおける安定した読み取りが困難になる。本願発明者は、この磁気記録媒体のフラッタリングとヤング率には密接な関係があり、磁気記録媒体のヤング率を高めることでフラッタリングを低減できること、そして磁気記録媒体用基板のヤング率を７９ＧＰａ以上とすることで、外径は５３ｍｍ以上、厚さが０．９ｍｍ以下の磁気記録媒体を製造することが可能となることを見出した。
【００１６】
本実施の形態における磁気記録媒体用基板であるアルミニウム合金基板組成はＭｇを０．２〜６質量％の範囲内、好ましくは０．３〜５質量％の範囲内、Ｓｉを３〜１７質量％の範囲内、好ましくは４〜１０質量％の範囲内、Ｚｎを０．０５〜２質量％の範囲内、好ましくは０．１〜１質量％の範囲内、Ｓｒを０．００１〜１質量％の範囲内、好ましくは０．００５〜０．３質量％の範囲内で含み、合金組織においてＳｉ粒子の平均粒径が２μｍ以下、好ましくは１．５μｍ以下であることを特徴とする。本実施の形態におけるアルミニウム合金基板は、Ｍｇ、Ｓｉ、ＺｎおよびＳｒの４元素は必須の添加元素であり、その他の適宜加える添加元素、不可避不純物、残部Ａｌによって構成される。
【００１７】
本実施の形態におけるアルミニウム合金基板組成はＳｉを多量に含むため、アルミニウム合金基板のヤング率を飛躍的に高めることが可能である。しかしながら、Ｓｉを多量に含む合金内部にはＳｉ粒子が多量に分散しているため、製造条件に応じてこれらのＳｉ粒子が最終的には５〜１０μｍのサイズにまで成長する場合がある。そして、アルミニウム合金基板内にこのようなＳｉ粒子が存在すると、その表面に設けるＮｉＰ系めっき被膜が均一に成膜できず、メッキ膜の膜質が不均一になる場合があった。
【００１８】
そのような問題点を解決するため、本実施の形態においてはアルミニウム合金基板組成にＳｒを添加し、これによりＳｉ粒子を球状化および微細化させ、その表面に設けるＮｉＰ系めっき被膜を均一なものとする。また、本実施の形態におけるＳｉ粒子の球状化および微細化は、アルミニウム合金の機械加工性を高める効果を有する。
【００１９】
以下、各添加元素について詳細に説明する。
【００２０】
Ｍｇは、合金マトリックスに固溶されるとともに過剰Ｓｉ等と結合してＭｇ２Ｓｉ等の析出物としてマトリックス中に分散し、ヤング率等の機械的特性を向上させ、他の固溶型元素との相乗効果により合金の切削性を一層向上させる。Ｍｇ含有量は、０．２質量％未満では前記効果が乏しく、一方、６質量％を越えると合金溶湯の酸化が促進され、また塑性加工性も劣化する。
【００２１】
Ｓｉは、Ａｌ中への固溶量が少ないために化合物形成に要する量を除いて、Ｓｉの単体粒子としてマトリックス中に分散される。Ｓｉ粒子の分散した合金組織においては、切削工具によるＳｉ粒子の粉砕、あるいはＳｉ粒子とＡｌ母相との界面剥離により切屑が速やかに分断し、切削性が向上する。また、必須元素として添加されるＳｒ、あるいは任意に添加されるＮａ、Ｃａによって、Ｓｉ粒子は球状化されるとともに微細化され、このことによっても切削性が向上する。Ｓｉ含有量は、３質量％未満では合金のヤング率を高める効果が低下し、また切屑分断性向上効果に乏しく、一方、１７質量％を越えると切屑分断性は向上するものの、切削工具の摩耗が著しくなって磁気記録媒体用基板の生産性が低下する。
【００２２】
Ｚｎは、合金マトリックス中に固溶されるとともに、Ｍｇと結合してＭｇＺｎ２等の析出物としてマトリックス中に分散される。このため、アルミニウム合金の機械的特性を向上させ、他の固溶型元素との相乗効果により、合金の切削性を向上させる。Ｚｎ含有量は、０．０５質量％未満では前記効果が乏しく、一方、２質量％を越えると、耐食性が低下するおそれがある。
【００２３】
Ｓｒは、Ｓｉと共存することで、凝固時の共晶Ｓｉ、初晶Ｓｉを直径２μｍ以下、好ましくは１．５μｍ以下に球状化させるとともに微細化させる。このため、間接的に切屑分断性を良好にして切削性を向上させるとともに、切削工具の摩耗や損傷を抑制する効果がある。また、連続鋳造、押出、引抜き等の工程でＳｉ粒子を均一かつ微細に分散させ、一層切削性を向上させる効果がある。加えて、アルミニウム合金基板表面に設けるＮｉＰ系めっき被膜の組織が均一となり、そして、メッキ膜の膜質も均一となる。すなわち、Ｓｉを多量に含む従来のアルミ合金を磁気記録媒体用基板に用いた場合、Ｓｉ粒子の表面にはＮｉＰ系めっきが形成されにくいため、その個所にくぼみやピット等の欠陥が生じやすかった。本発明ではそのような従来の問題点を解決し、均一なめっき被膜を有する磁気記録媒体用基板が提供可能となる。
【００２４】
尚、Ｓｒ含有量は、０．００１質量％未満では前記効果に乏しく、またＳｉ粒子が球状化されず鋭角部が生じることで切削工具の摩耗が顕著になり、一方、１質量％を越えると前記効果が飽和して、多量添加する意味が乏しくなる。また、初晶ＳｒＡｌ４が晶出して、ＮｉＰ系めっきが形成されにくいため、その個所にくぼみやピット等の欠陥が生じやすくなる。
【００２５】
その他の適宜加える添加元素としては、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ，Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎａ、Ｃａがあり、これらの元素の添加量は各々１質量％以下か、もしくは添加せず、また、これらの元素の添加量の総量は４質量％以下とする。これらの元素の添加効果としては、４０００系のアルミシリコン合金で一般的に知られているように、鋳造性（流動性、引け特性、耐熱間割れ性）の改善、機械的性質の向上、機械加工性（切削性）の向上、結晶粒の微細化がある。一方で、これらの添加元素の添加量が各々において１質量％を超えるか、または総量で４質量％を超えると、必須添加元素であるＭｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓｒの添加効果が低下するので好ましくない。特に、必須添加元素の添加効果を強調したい場合は、適宜加える添加元素の各々の添加量は、好ましくは０．５質量％以下、より好ましくは０．１質量％以下とする。
【００２６】
本実施の形態におけるアルミニウム合金基板は公知の方法で製造することができる。例えば、成分調整した合金材料を加熱溶融し、これを鋳造後、圧延、加熱焼鈍した後、規定の寸法の中央に開口部を有する円盤状板に加工する。
【００２７】
本実施の形態におけるアルミニウム合金基板の外径は５３ｍｍ以上とする。前述のように、本実施の形態におけるアルミニウム合金基板は、規格化されたハードディスクドライブケースに納める磁気記録媒体の枚数を増やす目的で使用されるものであるから、規格化されたハードディスクドライブケース、すなわち、２．５インチハードディスクドライブ、３．５インチハードディスクドライブ等に収納できる必要がある。そして、２．５インチハードディスクドライブでは最大直径で約６７ｍｍ、３．５インチハードディスクドライブでは最大直径で約９７ｍｍ程度の基板が用いられるため、本実施の形態におけるアルミニウム合金基板の外径は少なくとも５３ｍｍ以上とする必要がある。
【００２８】
本実施の形態における磁気記録媒体用基板は、その表面に膜厚は１０μｍ以上のＮｉＰ系めっき被膜を形成する。通常の磁気記録媒体用基板に使用されるＮｉＰ系めっき被膜の膜厚は１０μｍ未満であるが、本実施の形態においてはＮｉＰ系めっき被膜の膜厚を高め、これにより磁気記録媒体用基板のヤング率を７９ＧＰａ以上に高めている。
【００２９】
本実施の形態におけるＮｉＰ系めっき被膜として、ＮｉＰ合金を使用し、このＮｉＰ合金はＰを１５〜３５質量％の範囲内、不可避不純物、残部Ｎｉで構成するのが好ましい。ＮｉＰ系めっき被膜をこのような構成とすることで、磁気記録媒体用基板のヤング率を、めっき前の基板に比べ高めることができる。
【００３０】
また、本実施の形態においては、ＮｉＰ系めっき被膜としてＮｉＷＰ系合金を使用し、このＮｉＷＰ系合金はＷを１５〜２２質量％の範囲内、Ｐを３〜１０質量％の範囲内で含み、その他の適宜加える添加元素、不可避不純物、残部Ｎｉで構成するのが好ましい。ＮｉＰ系めっき被膜としてこのような高硬度材料とすることで磁気記録媒体用基板のヤング率をさらに高めることができる。
【００３１】
ＮｉＷＰ系めっき被膜は従来から使用されているＮｉＰ系めっきと同様の方法を用いて形成することができる。例えば、ＮｉＰめっき液にＷ塩を添加させためっき液を用いることができる。Ｗ塩としては、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウム、タングステン酸アンモニウム等を用いることができる。めっきは無電解めっきにより行うのが好ましい。めっき層の厚さは、めっき液への浸漬時間、めっき液の温度によって調整することが可能である。めっき時の条件は、特に限定されるものではないが、めっき浴のｐＨを５．０〜８．６とし、浴温を７０〜１００℃、好ましくは８５〜９５℃とし、浸漬時間を９０〜１５０分間とするのが好ましい。
【００３２】
めっき後の基板に加熱処理を施すのが好ましい。特に、加熱処理を３００℃以上とすることで、めっき膜の硬度をより高め、もって磁気記録媒体用基板のヤング率をさらに高めることができる。
【００３３】
本実施の形態における磁気記録媒体用基板の製造方法では、アルミニウム合金基板にめっきを施した後に、この基板の表面に対して研磨加工を施す。また、本実施の形態においては、より平滑で、傷が少ないといった表面品質の向上と生産性の向上との両立の観点から、複数の独立した研磨盤を用いた２段階以上の研磨工程を有する多段階研磨方式を採用するのが好ましい。
【００３４】
具体的には、基板の表面を研磨する工程として、第１の研磨盤を用いてアルミナ砥粒を含む研磨液を供給しながら研磨する粗研磨工程と、磁気記録媒体用基板を洗浄した後に、第２の研磨盤を用いてコロイダルシリカ砥粒を含む研磨液を供給しながら研磨する仕上げ研磨工程を行う。
【００３５】
ここで、第１及び第２の研磨盤は、例えば図１に示すように、上下一対の定盤１１、１２を備え、互いに逆向きに回転する定盤１１、１２の間で複数枚の基板Ｗを挟み込みながら、これら基板Ｗの両面を定盤１１、１２に設けられた研磨パッド１３により研磨するものである。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００３７】
（アルミニウム合金基板の製造）
表１に示す組成（アルミニウム合金組成）で成分調整した合金材料をダイレクトチル鋳造により製造した。なお、鋳造速度８０ｍｍ／分とした。製造した鋳塊を５２０℃で１０時間保持して均質化処理した後、圧延して厚さ１．２ｍｍの板材とした。その後、この板材を中央に開口部を有する外径９７ｍｍの円盤状に打ち抜き、表面、端面をダイヤモンドバイトにより旋削加工し、外径９６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの基板とした。得られたアルミニウム合金基板の結晶組織を観察し、Ｓｉ粒子径を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
0006646551.tif 000002
【００３９】
（無電解メッキ膜の形成）
アルミニウム合金基板の表面に表１に示す組成（メッキ膜組成）で、膜厚１０μｍのＮｉＰ系めっき膜を形成した。めっき後の加熱温度は、ＮｉＰ系は３００℃、ＮｉＷＰ系は４００℃で、３分間とした。
【００４０】
（研磨加工）
研磨盤には、上下一対の定盤を備える３段のラッピングマシーンを用いて行った。このときの研磨パッドには、スウエードタイプ（Ｆｉｌｗｅｌ製）を用いた。そして、第１段目の研磨にはＤ５０が０．５μｍのアルミナ砥粒を、第２段目の研磨にはＤ５０が３０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を、第３段目の研磨にはＤ５０が１０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を用いた。研磨時間は各段５分間とした。
【００４１】
（評価）
製造した磁気記録媒体用基板のヤング率を測定した。また、表面を１０００倍の微分干渉型光学顕微鏡で観察し、その平坦性について、優れている、使用可能範囲、劣っている、の３段階で評価した。その結果を表１に示す。なお、表１では、優れているを「◎」、使用可能範囲を「○」、劣っているを「×」で示す。
【００４２】
また、製造した磁気記録媒体用基板を１００００ｒｐｍで回転させ、磁気記録媒体用基板の最外周面で生ずるフラッタリングを、Ｈｅ−Ｎｅレーザー変位計を用いて測定した。測定結果を表１に示す。
【００４３】
実施例１〜１２の磁気記録媒体用基板はヤング率が高く、またアルミニウム合金組織内のＳｉ粒子径も小さいので、めっき膜の平坦性に優れていた。そのため、磁気記録媒体用基板を高速回転させた際のフラッタリングが少なかった。
【００４４】
これに対し、比較例１、３、５の磁気記録媒体用基板は、ヤング率が低いため、基板を高速回転させた際のフラッタリングが大きかった。また、比較例２、４、６、７の磁気記録媒体用基板は、Ｓｉ粒子径が大きく、そのため、めっき膜表面にピット等が生じ、基板表面の平坦性が劣っていた。特に、比較例７では、初晶ＳｒＡｌ４の晶出も確認された。比較例２、４、６、７のフラッタリングが大きいのは、めっき膜表面のピットの影響である。
【符号の説明】
【００４５】
１１        定盤
１２        定盤
１３        研磨パッド
Ｗ          基板
【図１】
0006646551.tif 000003