拋光組合物及用該拋光組合物拋光後的磁記錄盤基片的製作方法

2023-05-04 05:32:11 2

專利名稱：拋光組合物及用該拋光組合物拋光後的磁記錄盤基片的製作方法
技術領域：
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本發明涉及一種拋光組合物，更具體地說，涉及用於對插入包括在電腦中的硬碟驅動器中的磁記錄盤基片進行拋光的組合物，並涉及生產用該拋光組合物拋光的磁記錄盤基片的方法。
背景技術：
通常，已經推薦的有各種各樣的用於拋光磁記錄盤基片的組合物，它們呈現出拋光速率高，對基片表面造成如刮痕、凹點及結節的缺陷少及拋光所致破壞小。例如，JP-A-昭61-291674披露了一種含有氨基磺酸或磷酸的拋光組合物，JP-A-昭62-25187披露了一種含有硝酸鋁的拋光組合物，和JP-A-平2-158682披露了一種含有金屬亞硝酸鹽的拋光組合物。
JP-A-平4-275387披露了一種含有兩種類型的拋光促進劑的拋光組合物，其一是硫酸鋁或氯化鋁，另一種為過氧化物、硝酸、硝酸鹽、亞硝酸鹽，或芳族硝基化合物。
另外，含有作為拋光促進劑的勃姆石、勃姆石氧化鋁溶膠或膠體氧化鋁的拋光組合物，也被披露用作為一種產生高質量拋光面而不出現表面缺陷的有效組合物。
據報導，其它拋光組合物有，例如在JP-A-平1-188264(一種添加了勃姆石的含氧化鋁的組合物)，JP A-平1-205973(一種添加了金屬鹽及勃姆石的含氧化鋁的組合物)，JP-A-平2-84485(一種包括葡糖酸、乳酸、其鈉鹽及膠體氧化鋁的拋光組合物)，JP-A-平2-158683(一種添加了勃姆石及無機或有機酸的銨鹽的含氧化鋁的組合物)，JP-A-平3-115383(一種添加了勃姆石及水溶性過氧化物的含氧化鋁的組合物)，JP-A-平4-363385(一種添加了螯合化合物、勃姆石及鋁鹽的含氧化鋁的組合物)，及JP-A-平11-92749(一種包括氧化鋁、勃姆石及多胺螯合化合物或多氨基羧酸螯合化合物的組合物)。
這些組合物得以開發，都是為了使拋光面質量高，無表面缺陷如凹點、結節及刮痕，又保持高拋光速率。
但是，在迅速增長的計算機硬體領域中，由於硬碟驅動器中磁頭與磁記錄盤間距離越窄(飛行高度)，記錄密度越高，對磁記錄盤提出的要求沒有休止，要求表面精加工質量更高。但是迄今為止，可充分滿足這種對實際性能無休止需求的磁記錄盤還沒能生產出來。
如上所述為了提高記錄密度，這種磁碟基片必須平度高；表面糙度低；沒有凹點、結節或刮痕，而且在磁碟外周邊末段部分可能形成的轉出量必須少。在要求其表面糙度Ra約15或更低及其它特性的高質量拋光面的情況下，通常已被認可的超微凹點及結節卻提出了問題。為此，需要有能達到高質量精加工表面的極優拋光組合物。
為了滿足這些要求，本發明的目的在於提供一種能提供高質量拋光面而不產生表面缺陷又能保持高拋光速率的拋光組合物。更具體地說，本發明的目的在於提供一種拋光組合物，在拋光磁記錄盤的鍍有Ni-P的鋁基片期間，這種拋光組合物可達到高拋光效率，並能形成一種極好的拋光面，其光滑度高，沒有表面缺陷。
發明公開本發明的拋光組合物至少包括水、氧化鋁及衍生於鋁鹽的溶膠產物。
該拋光組合物還可包含拋光促進劑，其含量為0.01-10質量％。
該拋光促進劑為至少一種選自有機酸、無機酸及其鹽類的物質。
該溶膠產物是鋁鹽與至少一種選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、有機胺化合物、胺螯合化合物、氨基羧酸類、氨基羧酸螯合化合物及氨基膦酸螯合化合物中的物質的混合物。
該溶膠產物可以是至少一種選自鋁鹽水合物及脫水物的物質與至少一種選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、有機胺化合物、胺螯合化合物、氨基羧酸類、氨基羧酸螯合化合物及氨基膦酸螯合化合物中的物質的混合物，所述鋁鹽包括諸如硫酸鋁、氯化鋁、硝酸鋁、磷酸鋁及硼酸鋁的無機酸鋁鹽和諸如醋酸鋁、乳酸鋁及硬脂酸鋁的有機酸鋁鹽。
該溶膠產物可以是至少一種選自硫酸鋁、氯化鋁及硝酸鋁的鋁鹽與至少一種選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、三乙醇胺及氨基三亞甲基膦酸中的化合物的混合物。
該溶膠產物含量為0.01-5質量％。
本發明還提供了一種生產衍生於鋁鹽的溶膠產物的方法，其包括用攪拌器對鋁鹽與至少一種選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、有機胺化合物、胺螯合化合物、氨基羧酸、氨基羧酸螯合化合物及氨基膦酸螯合化合物中的物質進行混合。
在生產上述溶膠產物的方法中，該鋁鹽為至少一種選自硫酸鋁、氯化鋁及硝酸鋁的物質。
在上述生產溶膠產物的方法中，該攪拌器是一種高剪切攪拌器。
本發明還提供了一種生產磁記錄盤基片的方法，其包括對未加工的磁記錄盤基片和拋光襯墊中至少之一進行旋轉，同時將任一種所述拋光組合物加入該基片與襯墊之間的空間。
在上述磁記錄盤基片的生產方法中，未加工的磁記錄盤基片是化學鍍Ni-P的鋁盤。
根據本發明的包含衍生於鋁鹽的溶膠產物的拋光組合物，可能獲得一種基片，該基片具有抑制了的在磁碟外周邊末段部分形成的轉出並具有高質量的鏡面拋光面而無表面缺陷，同時保持了高拋光速率。當用這種基片作磁記錄盤時，有可能使它與磁頭間的距離更小，從而提高了記錄密度。
附圖簡要說明

圖1為表明用於生產根據本發明溶膠產物的高剪切攪拌器結構的一個實施例的示意圖。
圖2為對確定經拋光的磁碟的轉出量的一種解釋圖。
實施本發明最佳方式本發明針對一種拋光組合物，它包括水、氧化鋁及衍生於鋁鹽的溶膠產物。優選的是，該組合物除包含以上組分外，還包含拋光促進劑。更具體地說，本發明針對一種拋光組合物，在該組合物中加入了衍生於鋁鹽的溶膠產物，其中該溶膠產物是通過鋁鹽與例如能在水溶液中離解出氫氧離子的無機鹼性化合物或能通過水合形成游離羥基的氨或胺化合物的化合物之間的反應而形成的。
該衍生於鋁鹽的溶膠產物與拋光促進劑協同作用，有效地提高了拋光速率，改善了整個組合物的粘度，增強了氧化鋁顆粒的分散性能及再分散性能。此外，該溶膠產物可增強氧化鋁在拋光襯墊上的保留率，從而降低轉出量。
對本發明所用的氧化鋁沒有提出具體的限制，諸如α、θ或γ型晶體結構類型的任何氧化鋁均可使用。在這些氧化鋁中，從保證高拋光速率的觀點來看，α-氧化鋁是優選的。儘管對氧化鋁粒徑沒有提出具體限制，但平均粒徑優選為0.02-5μm，更優選為0.3-2μm。在本發明中，該平均粒徑可適當按照欲達到的目標表面糙度來確定。
用於本發明的拋光組合物優選含氧化鋁，其量為1-30質量％，更優選為3-20質量％。
用於本發明拋光組合物中的衍生於鋁鹽的溶膠產物可通過以下方法獲得將選自氫氧化鈉；氫氧化鉀；氨；有機胺化合物，如C1-C10烷基胺(如一甲胺、二甲胺、三甲胺或甲基乙胺)或羥烷基胺(如三乙醇胺)；(多)胺螯合化合物(1，2-乙二胺、二亞乙基三胺或聯吡啶)；氨基羧酸(也稱胺基酸，如甘氨酸或穀氨酸)；(多)氨基羧酸螯合化合物(如乙二胺四乙酸(EDTA)、二亞乙基五乙酸(DTPA)、次氮基乙酸(NTA)，或亞氨基二乙酸)；及氨基膦酸螯合化合物，如二亞乙基三胺五亞甲基膦酸或氨基三亞甲基膦酸)中的至少一種物質，添加至含有以水合物或脫水物形式存在的至少一種選自如硫酸鋁、氯化鋁、硝酸鋁、磷酸鋁及硼酸鋁的無機酸鋁鹽類；及如醋酸鋁、乳酸鋁及硬脂酸鋁的有機酸鋁鹽類中的物質的水溶液中，同時用高剪切攪拌器進行混合。將鋁鹽和與水反應易形成游離羥基基團的物質(例如氨或胺)；帶末端羥基的化合物；或具有如氫氧化鈉或氫氧化鉀的羥基的化合物進行混合，形成一種其中組分化合物是以鏈式連接的鏈結構物質。
在製取衍生於鋁鹽的溶膠產物時，採用能對鋁鹽的原料混合溶液產生高剪切力的高剪切攪拌器來完成攪拌步驟。這樣能形成適於對磁記錄盤基片進行拋光的溶膠產物。
圖1表示實施高剪切攪拌的攪拌器的一個實施例，其中將裝配有渦輪4的屏蔽筒5，用支撐杆7支撐，以懸掛方式裝在攪拌容器1內。
在具有以上結構的攪拌器中，在由渦輪軸6高速旋轉渦輪4時，在產生一種剪力的同時，攪拌位於屏蔽筒5內的鋁鹽的原料混合溶液。溶液從屏蔽筒5的上開口以對流形式上升，在設置於液位3附近的換向板3的存在下，沿攪拌容器的內周邊壁形成向下對流9，並上升朝向位於攪拌容器下部的屏蔽筒5的下開口，在屏蔽筒5內再遭受高剪切攪拌，並通過攪拌容器1內的對流而被循環。結果獲得了溶膠產物。
高剪切攪拌器中的渦輪4的轉數可隨攪拌容器1的尺寸、渦輪4的形狀及屏蔽筒5的體積而變化。在攪拌容器1的體積為2-20升時，渦輪以500-12,000轉/分旋轉，優選6000-10,000轉/分，更優選7,000-9,000轉/分。而在攪拌容器體積加倍時，渦輪轉數優選應為約其一半。在攪拌容器1的體積為2-20升時，攪拌時間為15-60分鐘。隨容器體積增加，必須增加攪拌時間。
本發明人通過X-射線衍射及核磁共振已對該溶膠產物結構進行了分析。分析顯示，按照本發明的溶膠產物如那些由硫酸鋁及氨；氯化鋁及氨；硫酸鋁及氫氧化鈉；及硫酸鋁及三乙醇胺產生的溶膠產物，不呈現屬於假勃姆石或類似物質的特徵峰，而呈現寬範圍的衍射圖，而由勃姆石氧化鋁與葡糖酸或硝酸鋁獲得的溶膠產物卻呈現屬於假勃姆石晶體貢獻的峰。因此，本發明溶膠產物的結構被認為是無定形的。
儘管以上結果沒有顯示根據本發明的溶膠產物中的清楚網絡結構，可以認為，這種結構的形成是通過鋁原子與游離羥基團的鍵合形成三羥鋁石結構的氫氧化鋁Al(OH)3，並進一步通過對氫氧化鋁進行水合，從而形成無定形水合氧化鋁Al(OH)3·n H2O溶膠所致。
包括本發明溶膠產物的這種組合物含鋁鹽的量為0.01-5質量％，優選0.05-2質量％。其量不足0.01質量％時，不能達到所希望的效果，而在該量超過5質量％時，這種組合物膠凝，並形成表面缺陷，如凹點及結節。
在本發明的一種方式中，可用有機酸或無機酸鹽作為拋光促進劑。有機酸可以是選自丙二酸、丁二酸、己二酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、甘氨酸、天冬氨酸、酒石酸、葡糖酸、腖葡糖酸(peptogluconic)、亞氨基二乙酸及富馬酸中的至少一種。無機酸鹽可以是選自硫酸鈉、硫酸鎂、硫酸鎳、硫酸鋁、硫酸銨、硝酸鎳、硝酸鋁、硝酸銨、硝酸鐵、氯化鋁及氨基磺酸鎳中的至少一種。
有機酸或無機酸鹽的量為0.01-10質量％，優選0.1-2質量％。當其量不足0.01質量％時，不能達到拋光促進劑的效果，而當其量超過10質量％時，產生凹點及結節，從而使拋光面品質惡化。另外，出現氧化鋁顆粒聚集，這對液體性質影響不利。
在本發明的另一方式中，作為拋光促進劑，可採用有機酸與有機酸鹽或無機酸鹽的組合。與以上情況類似，有機酸可以是選自丙二酸、丁二酸、己二酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、甘氨酸、天冬氨酸、酒石酸、葡糖酸、腖葡糖酸、亞氨基二乙酸及富馬酸中的至少一種。有機酸鹽可以是選自上述有機酸的鉀鹽、鈉鹽與銨鹽中的至少一種。
與以上情況類似，該無機酸鹽可以是選自硫酸鈉、硫酸鎂、硫酸鎳、硫酸鋁、硫酸銨、硝酸鎳、硝酸鋁、硝酸銨、硝酸鐵、氯化鋁及氨基磺酸鎳中至少一種。在有機酸與有機酸鹽和/或無機酸鹽的所有組合中，酸類與鹽類的總量按拋光組合物總量計為0.01-10質量％，優選為0.1-2質量％。在這些組分之中，必須調節有機酸量達到至少0.003質量％。
在拋光促進劑中任何組合的總量不足0.01質量％時，拋光促進效果變差，而在該量超過10質量％時，拋光組合物溶液的粘度過度增加，出現對液體性質不良的氧化鋁顆粒的聚集，在拋光面上產生凹點及結節，從而降低了品質，造成不利。在採用有機酸與有機酸組合時，同物種酸類的組合會產生更好的拋光特性。
除上述組分外，本發明拋光組合物可含有用作添加劑以滿足各種需求的任何氧化鋁溶膠、表面活性劑、清潔劑、防腐蝕劑、殺菌劑、pH控制劑、增稠劑及表面改性劑如纖維素、氨基磺酸或磷酸。
本發明拋光組合物優選pH為2-6。
可按常規方法以同樣方式，利用該拋光組合物，獲得磁記錄盤基片，其包括將該拋光組合物加至待拋光的未加工磁記錄盤基片的表面與拋光襯墊之間，旋轉該未加工基片及拋光襯墊二者中的至少一個，使拋光組合物在表面上滑動。
下面以實施例方式，對本發明更詳細地描述，但不應把它看成是對本發明的限制。
實施例按實施例1-16製備的包括不同組分的十六種拋光組合物示於表1中，按比較實施例1-10所製備的包括不同組分和不包含衍生於鋁鹽的溶膠產物的十種拋光組合物示於表2中。以下描述製備這些拋光組合物的方法、衍生於鋁鹽的溶膠產物的配方實施例、對記錄盤基片進行拋光的條件及評價基片拋光特性的方法。
(拋光組合物的製備)在焙燒爐中於空氣氣氛下加熱氫氧化鋁至約1，200℃，獲得α-氧化鋁。碾碎由此獲得的α-氧化鋁，並將其進行溼分級，由此得到三種氧化鋁樣品，其平均粒徑分別為0.6μm、0.7μm及1.0μm。在各實施例或比較實施例中，均按表1或2所示的組成比例及在以下所示攪拌條件下，對具體的鋁鹽及氨或其它鹼性化合物進行混合，以由此製得衍生於鋁鹽的溶膠產物。含各自溶膠產物的配方實施例匯集顯示如下。
此後，根據表1或2所示的各自組成，稱量加入水、氧化鋁、衍生於鋁鹽的溶膠產物及拋光促進劑，並加以混合，由此製取相應的拋光組合物樣品。
(用於生產衍生於鋁鹽的溶膠產物的配方實施例)用於生產衍生於鋁鹽的溶膠產物的配方實施例(按重量比)示於此後。
(1)衍生於硫酸鋁及氨的溶膠產物水∶硫酸鋁(18水合物、以下均採用其作為硫酸鋁)∶28％氨水＝20∶5∶3.6；(2)衍生於硫酸鋁及氨基三亞甲基膦酸(縮寫為NTMP)的溶膠產物水∶硫酸鋁∶NTMP＝20∶5∶15；(3)衍生於硫酸鋁及二亞乙基三胺五亞甲基膦酸的溶膠產物(縮寫為DTPMP)的溶膠產物水∶硫酸鋁∶DTPMP＝20∶5∶15；(4)衍生於硫酸鋁及三乙醇胺(縮寫為TEA)的溶膠產物水∶硫酸鋁∶TEA＝20∶5∶15(5)衍生於氯化鋁及氨的溶膠產物水∶氯化鋁(六水合物)∶28％氨水＝20∶5∶3.6；(6)衍生於硝酸鋁及氨的溶膠產物水∶硝酸鋁(非水合物，此後均採用其作為硝酸鋁)∶28％氨水＝20∶5∶3.6；(7)衍生於硝酸鋁及三乙醇胺的溶膠產物水∶硝酸鋁∶TEA＝20∶5∶15；(8)衍生於硫酸鋁及氫氧化鈉的溶膠產物水∶硫酸鋁∶50％氫氧化鈉＝20∶5∶3。
加至該組合物中的溶膠產物的量(含量)定義為，所用鋁鹽與構成溶膠產物的化合物的總重量，扣除各組分的水含量。
(生產溶膠產物的攪拌條件)用圖1所示結構的高剪切攪拌器，對預先製備的原料混合溶液進行高剪切攪拌，獲得溶膠產物。
所用攪拌器是T.K.Homoxer，M-型MK-II式攪拌器，它是JapanSpecial Machine Chemical Industry Co.，Ltd(日本專用機器化學工業公司)的產品。該攪拌容器容積為2升，屏蔽筒中渦輪的轉數為8000轉/分。
(拋光條件)用尺寸為3.5英寸、化學鍍Ni-P的鋁磁碟作為待拋光的工件。拋光測試及磁碟評價均按下述條件下進行。
拋光測試條件拋光試驗機9B雙邊拋光機(System Seiko公司的產品)拋光襯墊Politex DG面板轉數頂面板為28轉/分，底面板為45轉/分；中心齒輪為8轉/分漿液進料速度100毫升/分拋光時間5分鐘工作壓力80克/釐米2。
(磁碟評定方法)拋光速率按拋光磁碟前後重量差計算拋光面質量在顯微鏡下觀察並計數磁碟上的凹點、結節；具體對5張磁碟兩側面橫向觀察凹點與結節，並在(放大50倍)視野範圍內計數；並對一張磁碟兩側面橫向觀察刮痕，在(放大100倍)視野內對刮痕計數。
轉出量用表面記錄儀(surfcorder)SE-3OD型(Kosaka Kenkyujo公司的產品)。
具體地說，使用表面記錄儀描繪拋光硬磁碟表面的周邊部分，繪出如圖2所示的曲線S。沿曲線S的周邊繪出垂直線h。該曲線S上在垂直線h到磁碟中心為3,000μm及2,000μm處的點分別被確定為A和B。當延伸直線穿過A和B點時，在距垂直線h為500μm處的點被設定為C。通過C點繪出垂直線k，而處於垂直線k及曲線S的相交處的點被確定為D。將C及D點間的長度t確定為磁碟轉出量。
工業應用性如上所述，本發明的拋光組合物，至少包括水、氧化鋁、衍生於鋁鹽的溶膠產物，及任選的拋光促進劑，該拋光組合物可獲得高的拋光速率、少量的轉出量、及無表面缺陷的高質量鏡面拋光的表面，該表面做為磁記錄盤基片的表面是最佳的。
比較表1及2清楚表明，添加該溶膠產物，可減低轉出量到三分之一或更低，提供了一種幾乎沒有凹點、結節及刮痕的表面性能良好的拋光面，並可達到高的拋光速率。添加拋光促進劑至本發明的拋光組合物中，其拋光速率可得到進一步提高，效果很顯著，且轉出量增強至約500。[表1-1]

表中，Lac乳酸，Mal蘋果酸，ALS硫酸鋁，AM氨，Nod結節，Scr刮痕，ROA轉出量，％質量％[表1-2]

表中，Mal蘋果酸，Glu葡糖酸，ALS硫酸鋁，ALC氯化鋁，ALN硝酸鋁，AM氨，Nod結節，Scr劃痕，ROA轉出量，％質量％[表2]

表中，Lac乳酸，Mal蘋果酸，Nod結節，Scr劃痕，ROA轉出量，M許多，％質量％
權利要求
1.一種拋光組合物，至少包括水、氧化鋁及衍生於鋁鹽的溶膠產物。
2.按照權利要求1所述的拋光組合物，還包括拋光促進劑。
3.按照權利要求2所述的拋光組合物，其中拋光促進劑為至少一種選自有機酸、無機酸及其鹽類的物質。
4.按照權利要求1或2所述的拋光組合物，其中溶膠產物是鋁鹽與至少一種選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、有機胺化合物、胺螯合化合物、氨基羧酸、氨基羧酸螯合化合物及氨基膦酸螯合化合物中的物質的混合物。
5.按照權利要求1或2所述的拋光組合物，其中溶膠產物是至少一種選自包括無機酸鋁鹽、和有機酸鋁鹽的鋁鹽水合物及脫水物中的物質，與至少一種選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、有機胺化合物、胺螯合化合物、氨基羧酸、氨基羧酸螯合化合物及氨基膦酸螯合化合物中的物質的混合物，所述無機酸鋁鹽包括硫酸鋁、氯化鋁、硝酸鋁、磷酸鋁及硼酸鋁，所述有機酸鋁鹽包括醋酸鋁、乳酸鋁及硬脂酸鋁。
6.按照權利要求1或2所述的拋光組合物，其中溶膠產物是至少一種選自硫酸鋁、氯化鋁及硝酸鋁的鋁鹽與至少一種選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、三乙醇胺及氨基三亞甲基膦酸的化合物的混合物。
7.按照權利要求2所述的拋光組合物，其中包含的拋光促進劑量為0.01-10質量％。
8.按照權利要求1或2所述的拋光組合物，其中包含的溶膠產物量為0.01-5質量％。
9.一種生產衍生於鋁鹽的溶膠產物的方法，包括用攪拌器，對鋁鹽與至少一種選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、有機胺化合物、胺螯合化合物、氨基羧酸、氨基羧酸螯合化合物及氨基膦酸螯合化合物中的物質進行混合。
10.按照權利要求9所述的生產溶膠產物的方法，其中鋁鹽為至少一種選自硫酸鋁、氯化鋁及硝酸鋁的物質。
11.按照權利要求9或10所述的生產溶膠產物的方法，其中攪拌器是高剪切攪拌器。
12.一種生產磁記錄盤基片的方法，包括對未加工的磁記錄盤基片及拋光襯墊中至少之一進行旋轉，同時將按照權利要求1或2的拋光組合物加入至該基片與襯墊之間的空間。
13.按照權利要求12所述的生產磁記錄盤基片的方法，其中未加工的磁記錄盤基片是化學鍍Ni-P的鋁磁碟。
全文摘要
一種拋光組合物,其至少包含水、氧化鋁及衍生於鋁鹽的溶膠產物。用該拋光組合物拋光後的磁記錄盤基片抑制了其外周邊部分形成的轉出量,其具有幾乎無凹點、結節及刮痕的高質量鏡面拋光的表面,並能使它與磁頭間的距離小,而由此能達到記錄密度。
文檔編號B24B37/00GK1366547SQ01800919
公開日2002年8月28日 申請日期2001年7月4日 優先權日2000年7月5日
發明者石飛健, 汲田哲朗, 洪公弘, 鈴木義典 申請人:昭和電工株式會社, 山口精研工業株式會社