專利名稱：一種化學鋼化玻璃磁盤基板制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化學鋼化玻璃磁盤基板制作方法，特別是一種在鹽浴中加入抑制劑以抑制鹽浴中雜質的生成和雜質對玻璃基板表面侵蝕的一種化學鋼化玻璃磁盤基板制作方法。
到目前為止，用作磁盤基板的材料主要是鋁合金。隨著電腦技術的不斷發(fā)展，硬磁盤、光磁盤、數字錄像盤等信息記錄裝置需具有更高的記錄密度和傳送數據速度。提高記錄密度，需使磁頭與基盤之間的距離更接近，則要求提高基盤的表面光潔度和表面平整度。提高數據傳送速度，則要求提高硬盤的記錄密度和旋轉速度，而提高硬盤的旋轉速度則要求提高基盤的機械強度及彈性模量。鋁合金磁盤基板由于在研磨過程中基盤表面突出，產生點狀凹凸，因而影響基盤光潔度和平整度的進一步提高，不能提高記錄密度，同時，基盤的力學特性也不能滿足繼續(xù)提高旋轉速度的要求。為了克服鋁合金的不足，人們開始采用化學鋼化玻璃來替代鋁合金(做)磁盤基板。化學鋼化玻璃基板與鋁合金基板相比，在研磨、拋光方面比較容易達到所要求的光潔度和平整度，并且在同一厚度上有更優(yōu)越的剛性。
現有的利用化學鋼化玻璃做磁盤基板的技術中，具有代表性的是日本HOYA公司的專利USP5,916,656，該技術利用一種鋁硅酸鹽玻璃放入KNO3鹽浴中進行鋼化，之后經酸洗、水洗，制造出可供下一步鍍記憶膜的基板。該技術由于在鋼化過程中沒有在鹽浴中加入抑制劑，因而不能抑制鹽浴中雜質的生成和雜質對玻璃基板表面的侵蝕，其不足之處是鹽浴的使用壽命不長，當使用超過10個月以后，鋼化玻璃的強度降至300MPa以下，以至不能做磁盤基板使用。另外，由于在鋼化之后，在酸洗、水洗之前沒有超精細拋光工序，因而存在沉積在基板表面的鹽顆粒未能徹底清除的不足之處，這些殘存的鹽顆粒將導致磁頭破裂，硬盤報廢。
本發(fā)明的目的就是針對上述不足之處而提供一種在鹽浴中加入抑制劑以延長其使用壽命，可徹底清除沉積在基板表面上的鹽顆粒的化學鋼化玻璃磁盤基板制作方法。
本發(fā)明的技術解決方案是一種化學鋼化玻璃磁盤基板制作方法，其特征在于它包括以下工藝步驟1、將至少含Na2O5～20％、CaO5～20％、和SiO250～70％的鈉鈣硅系統(tǒng)或至少含Na2O5～20％、Al2O35～15％和SiO260～70％的鈉鋁硅系統(tǒng)薄板玻璃經切割、研磨、倒角和拋光加工成預定的磁盤基板尺寸；2、將尺寸合格的基板進行清洗、干燥；3、將干燥好的基板以500～1000℃/H的速率加熱升溫至360～460℃；4、將由Al2O31～4份(重量份)、K2SiO31～8份和硅藻土2～5份組成的抑制劑按鹽浴量的0.5～3％(重量百分比)加入鹽浴槽中，啟動攪拌器，加熱使鹽浴溫度為380～450℃，再將步驟3中預熱后的基板放入鹽浴槽中進行處理10～30小時，使玻璃表面的Na+離子與鹽浴中的K+離子進行交換，從而對基板進行鋼化；5、把離子交換后的基板以400～800℃/H的速率先送入冷卻爐內冷卻到200℃，再直接投入水中快速冷卻；6、對基板表面進行短時間超精細拋光(10μm以內)，最后進行清洗、干燥。
本發(fā)明由于在鹽浴中加入了抑制劑，因而能抑制鹽浴中雜質的生成和雜質對玻璃基板表面的侵蝕，能延長鹽浴的使用壽命，使鹽浴的使用壽命達16個月以上，同時，也降低了更換鹽浴的頻度，降低了生產成本。本發(fā)明由于在鋼化之后、清洗之前增加了一道短時間的超精細拋光工序，因而可使沉積在基板表面的鹽顆粒得以徹底清除，使基板的質量進一步提高。由于在化學鋼化玻璃基板表面存在壓縮應力和內部存在張應力，表面的微裂紋可能會因快速冷卻而導致基板破損，從而有疵病的基板可以輕易地被剔除。
下面結合實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例1(1)將至少含Na2O5～20％、CaO5～20％、和SiO250～70％的鈉鈣硅系統(tǒng)薄板玻璃經切割、研磨、倒角和拋光加工成預定的磁盤基板尺寸。
首先準備一塊薄板玻璃，接著用圓片切割機劃成一塊圓盤狀玻璃。然后對其前后表面進行研磨，內外圓倒角，然后對內、外側表面拋光，以決定內外圓直徑，最后對前表面和后表面拋光。這樣就得到了一片準確形狀和尺寸的磁盤玻璃基板。本實施例1也可采用至少含Na2O 5～20％、Al2O35～15％和SiO260～70％的鈉鋁硅系統(tǒng)薄板玻璃。本工序為常規(guī)工藝步驟。
(2)將尺寸合格的基板進行清洗、干燥。清洗包括常規(guī)酸洗和水洗。本工藝為常規(guī)工藝步驟。
(3)將干燥好的基板加熱升溫至360℃。本工序為常規(guī)工藝步驟，預熱溫度在360～460℃范圍內均可，加熱的速率為500～1000℃/H。
(4)將由Al2O32.5份、K2SiO34.5份和硅藻土3.5份組成的抑制劑按鹽浴量的2.3％與KNO3混合后加入到鹽浴槽中，啟動攪拌器，加熱使鹽浴溫度為380℃，再將步驟(3)中預熱后的基板放入鹽浴槽中進行處理。
為了對玻璃基板的整個表面進行化學鋼化，應將玻璃基板夾在鹽浴架上浸入鹽浴10小時。通過化學鋼化處理，玻璃基板的表面形成一厚80μm左右的壓應力層，磁盤玻璃基板的抗彎曲強度為300MPa。若鹽浴溫度為450℃，鹽浴處理20小時，則玻璃基板的表面形成一厚100～200μm左右的壓應力層，磁盤玻璃基板的抗彎曲強度為420MPa。本工序除加入抑制劑外，均為常規(guī)工藝步驟，鹽浴溫度范圍為380～450℃，鹽浴使用壽命為≥24個月。
(5)把離子交換后的基板先冷卻到200℃再直接投入水中快速冷卻。
化學鋼化過的玻璃基板在第一和第二退火室中逐漸冷卻。首先，將玻璃基板從鹽浴中取出，轉入300℃的第一退火室，保持10分鐘退火至300℃，接著，將玻璃基板從第一退火室轉入200℃，的第二退火室，保持10分鐘退火至200℃。再接著將玻璃基板浸入20℃的水浴中保持1O分鐘，使玻璃基板快速冷卻。本工序為常規(guī)工藝步驟，可剔除有疵病如微裂紋的玻璃基板。
(6)、對基板表面進行短時間超精細拋光，最后進行清洗、干燥。
為了提高基板表面的光潔度和徹底清除沉積在基板上的鹽顆粒，將冷卻后的玻璃基板進行磨損厚度在10μm以內的短時間超精細拋光。將拋光后的玻璃基板浸入加熱至40℃的含硫酸的清潔劑中10分鐘，先用超聲波清洗，再用純凈水清洗，最后烘干。基板表面的平整度達3～5。本工序除超精細拋光步驟外均為常規(guī)工藝步驟。
實施例2除抑制劑組成及其與KNO3比例與實施例1中的不同外，其它工藝步驟均與實施例1中的相同。本實施例2的抑制劑由Al2O32.5份、K2SiO31.5份和硅薄土2.5份組成，按鹽浴量的0.5％與KNO3混合后加入到鹽浴槽中。鹽浴使用壽命為≥16個月。
實施例3除抑制劑組成及其與KNO3比例與實施例1中的不同外，其它工藝步驟均與實施例1中的相同。本實施例3的抑制劑由Al2O31份、K2SiO35份和硅薄土4份組成，按鹽浴量的3％與KNO3混合后加入到鹽浴槽中。鹽浴使用壽命為≥20個月。
實施例4除抑制劑組成及其與KNO3比例與實施例1中的不同外，其它工藝步驟均與實施例1中的相同。本實施例4的抑制劑由Al2O31份、K2SiO31份和硅薄土2份組成，按鹽浴量的1％與KNO3混合后加入到鹽浴槽中。鹽浴使用壽命為≥18個月。
權利要求
一種化學鋼化玻璃磁盤基板制作方法，其特征在于它包括以下工藝步驟1、將至少含Na2O5～20％、CaO5～20％、和SiO250～70％的鈉鈣硅系統(tǒng)或至少含NaO5～20％、Al2O35～15％和SiO260～70％的鈉鋁硅系統(tǒng)薄板玻璃經切割、研磨、倒角和拋光加工成預定的磁盤基板尺寸；
2.將尺寸合格的基板進行清洗、干燥；
3.將干燥好的基板以500～1000℃/H的速率加熱升溫至360～460℃；
4.將由Al2O31～4份(重量份)、K2SiO31～8份和硅藻土2～5份組成的抑制劑按鹽浴量的0.5～3％(重量百分比)加入鹽浴槽中，啟動攪拌器，加熱使鹽浴溫度為380～450℃，再將步驟3中預熱后的基板放入鹽浴槽中進行處理；
5.把離子交換后的基板以400～800℃/H的速率先冷卻到200℃，再直接投入水中快速冷卻；
6.對基板表面進行短時間超精細拋光，最后進行清洗、干燥。
全文摘要
一種化學鋼化玻璃磁盤基板制作方法。主要是解決現有方法中鹽浴使用壽命不長的問題。其特征是:將鈉鈣硅或鈉鋁硅系統(tǒng)薄板玻璃加工成磁盤基板;清潔后加熱至360～460℃,Al
文檔編號C03C17/22GK1305965SQ0013115
公開日2001年8月1日 申請日期2000年11月16日 優(yōu)先權日2000年11月16日
發(fā)明者曹幼鳴, 詹祖盛, 孫顯新 申請人:湖北華光器材廠