磁盘用铝合金板及其制造方法,以及使用该磁盘用铝合金板的磁盘转让专利
申请号 : CN201980068059.5
文献号 : CN112840399B
文献日 : 2022-04-26
发明人 : 北脇高太郎 , 五十岚悠 , 神谷京佑 , 松居悠 , 米光诚 , 坂本辽 , 畠山英之 , 太田裕己
申请人 : 株式会社UACJ , 古河电气工业株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种磁盘用铝合金板,其特征在于,由含有Fe:0.10~3.00mass%、Cu:0.003~1.000mass%、Zn:0.005~1.000mass%,还含有从含量的合计为0.005~0.500mass%的Ti、B及V构成的组中选择的1种或2种以上,剩余部分由Al及不可避免的杂质构成的铝合金构成,将从板厚中心面到板的表面为止的区域设为区域A,将从板厚中心面到板的背面为止的区域设为区域B,所述区域A与所述区域B中的第二相粒子的面积率(%)的差除以所述区域A与所述区域B的第二相粒子的面积率(%)的平均值而得到的值为0.50以下,具有15~50μm的当量圆直径的Ti系化合物粒子的分布密2
度为5个/mm以下,
所述区域A与所述区域B的所述第二相粒子的面积率(%)是指:基于在所述区域A与所述区域B中分别拍摄的图像,计算出所述第二相粒子的面积,分别除以在所述区域A或所述区域B中拍摄的图像的全视野的面积而得到的比例(%)。
2.如权利要求1所述的磁盘用铝合金板,其特征在于,所述铝合金还含有从Mn:0.1~3.0mass%、Si:0.1~5.0mass%、Ni:0.1~8.0mass%、Mg:0.1~6.0mass%、Cr:0.01~1.00mass%及Zr:0.01~1.00mass%构成的组中选择的1种或2种以上。
3.一种磁盘,其特征在于,
在由如权利要求1或2所述的磁盘用铝合金板构成的铝合金基板的表面,设有无电解Ni‑P镀敷处理层和其上的磁性体层。
4.一种如权利要求1或2所述的磁盘用铝合金板的制造方法,其特征在于,包括:使用所述铝合金来熔炼熔液的熔液熔炼工序,通过半连续铸造法由熔炼的熔液铸造铸锭的工序,对铸锭进行热轧的热轧工序,以及对热轧板进行冷轧的冷轧工序;在所述熔液熔炼工序中,在向熔液中添加微细化剂后1~60分钟之内开始所述进行铸造的工序。
5.一种如权利要求1或2所述的磁盘用铝合金板的制造方法,其特征在于,包括:使用所述铝合金来熔炼熔液的熔液熔炼工序,通过连续铸造法由熔炼的熔液铸造铸造板的工序,以及对连续铸造的铸造板进行冷轧的冷轧工序;在所述熔液熔炼工序中,在向熔液中添加微细化剂后1~60分钟之内开始所述铸造的工序。
说明书 :
磁盘用铝合金板及其制造方法,以及使用该磁盘用铝合金板
的磁盘
技术领域
背景技术
0.40mass%以下、Mn:0.20~0.70mass%、Cr:0.05~0.25mass%、Cu:0.10mass%以下、Ti:
0.15mass%以下及Zn:0.25mass%以下,剩余部分由Al及不可避免的杂质构成)的铝合金为
基本的基板等制造。
盘所需的厚度的轧制材料。对该轧制材料,优选根据需要在冷轧的途中等实施退火。接着,
将该轧制材料冲切为圆环状,为了除去因所述制造工序而产生的应变等,层叠多个制成圆
环状的铝合金板,通过一边从两端部的两面进行加压一边实施退火而进行使其平坦化的加
压退火,从而制作圆环状铝合金基板。
在对该镀敷表面实施抛光后,将磁性体溅射于Ni‑P无电解镀敷表面从而制造铝合金制磁
盘。
气流,由该气流引起磁盘的振动(颤振)的产生。认为这样的现象是如果基板的刚性低则磁
盘的振动变大,磁头无法追随该变化而产生的。如果产生颤振,则作为读取部的磁头的定位
误差增加。因此,强烈要求减少盘颤振。
要原因的盘颤振。
部件的方案。在专利文献1中提出了一种在致动器的上游侧设置空气扰流器的磁盘装置。该
空气扰流器使朝向磁盘上的致动器的空气流变弱,从而降低磁头的紊流振动。另外,空气扰
流器通过使磁盘上的气流变弱来抑制盘颤振。另外,在专利文献2中提出了一种通过大量含
有有助于铝合金板的强度提高的Si来提高强度的方法。
波峰的位移,现状是无法得到作为目标的颤振特性。
发明内容
的杂质构成的铝合金构成,将从板厚中心面到板的表面为止的区域设为区域(A),将从板厚
中心面到板的背面为止的区域设为区域(B),所述区域(A)与所述区域(B)中的第二相粒子
的面积率(%)的差除以所述区域(A)与所述区域(B)的第二相粒子的面积率(%)的平均值
而得到的值为0.50以下。
~1.00mass%构成的组中选择的1种或2种以上。
的熔液铸造铸锭的半连续铸造工序,对铸锭进行热轧的热轧工序,以及对热轧板进行冷轧
的冷轧工序;在所述熔液熔炼工序中,在向熔液中添加微细化剂后1~60分钟之内开始半连
续铸造工序。
熔液铸造铸造板的连续铸造工序,以及对连续铸造的铸造板进行冷轧的冷轧工序;在所述
熔液熔炼工序中,在向熔液中添加微细化剂后1~60分钟之内开始连续铸造工序。
附图说明
具体实施方式
削的加工制成磁盘用铝合金基板。进而,对该磁盘用铝合金基板实施脱脂、蚀刻、浸锌处理、
Ni‑P镀敷处理制成磁盘用铝合金基盘。最后,在磁盘用铝合金基盘上设置磁性体层制成磁
盘。
中测定的磁盘的颤振特性造成较大的影响。
磁盘的颤振特性得到提高,完成了本发明,该磁盘用铝合金板含有Fe:0.10~3.00mass%
(以下,简写为“%”)、Cu:0.003~1.000%、Zn:0.005~1.000%,将从板厚中心面到板的表
面为止的区域设为区域(A),将从板厚中心面到板的背面为止的区域设为区域(B),区域(A)
与(B)中的第二相粒子的面积率(%)的差除以区域(A)与(B)的第二相粒子的面积率(%)的
平均值而得到的值为0.50以下。
二相粒子与基体的界面处的粘性流动,振动能量被迅速吸收,可得到极其良好的颤振特性。
如果铝合金中的Fe含量小于0.10%,则不能得到充分的强度和颤振特性。另一方面,如果Fe
含量超过3.00%,则生成大量粗大的Al‑Fe系金属间化合物粒子。这样的粗大的Al‑Fe系金
属间化合物粒子在蚀刻时、浸锌处理时、切削加工时、磨削加工时脱落而产生较大的凹陷,
产生镀敷表面的平滑性的降低及镀敷剥离。另外,还产生轧制工序中的加工性降低。因此,
铝合金中的Fe含量设为0.10~3.00%的范围。Fe含量优选为0.40~2.00%,更优选为0.80
~1.80%的范围。
量小于0.003%,则浸锌被膜变得不均匀,在镀敷表面产生凹坑,镀敷表面的平滑性降低。另
外,容易产生镀敷剥离。另一方面,如果铝合金中的Cu含量超过1.000%,则生成大量粗大的
Al‑Cu系金属间化合物粒子,在蚀刻时、浸锌处理时、切削加工时、磨削加工时脱落而产生较
大的凹陷,在镀敷表面产生凹坑,镀敷表面的平滑性降低。另外,容易产生镀敷剥离。因此,
铝合金中的Cu含量设为0.003~1.000%的范围。Cu含量优选为0.005~0.400%的范围。
量小于0.005%,则浸锌被膜变得不均匀,在镀敷表面产生凹坑,镀敷表面的平滑性降低。另
外,容易产生镀敷剥离。另一方面,如果铝合金中的Zn含量超过1.000%,则浸锌被膜变得不
均匀,在镀敷表面产生凹坑,镀敷表面的平滑性降低。另外,容易产生镀敷剥离。因此,铝合
金中的Zn含量设为0.005~1.000%的范围。Zn含量优选为0.100~0.700%的范围。
8.0mass%、Mg:0.1~6.0mass%、Cr:0.01~1.00mass%及Zr:0.01~1.00mass%构成的组
中选择的1种或2种以上。另外,作为第二选择性元素,也可以还含有从含量的合计为0.005
~0.500mass%的Ti、B及V构成的组中选择的1种或2种以上。以下,对这些选择元素进行说
明。
的粘性流动,振动能量被迅速吸收,可得到极其良好的颤振特性。通过铝合金中的Mn含量为
0.1%以上,能够进一步提高使磁盘的强度和颤振特性提高的效果。另外,通过Mn含量为
3.0%以下,抑制粗大的Al‑Mn系金属间化合物粒子大量生成。通过抑制这样的粗大的Al‑Mn
系金属间化合物粒子在蚀刻时、浸锌处理时、切削加工时、磨削加工时脱落而产生较大的凹
陷,能够进一步抑制镀敷表面的平滑性的降低及镀敷剥离的产生。另外,能够进一步抑制轧
制工序中的加工性降低。因此,铝合金中的Mn含量优选为0.1~3.0%的范围,更优选为0.1
~2.0%的范围。
被迅速吸收,可得到极其良好的颤振特性。通过铝合金中的Si含量为0.1%以上,能够进一
步提高使磁盘的强度和颤振特性提高的效果。另外,通过铝合金中的Si含量为5.0%以下,
抑制粗大的Si粒子大量生成。通过抑制这样的粗大的Si粒子在蚀刻时、浸锌处理时、切削加
工时、磨削加工时脱落而产生较大的凹陷,能够进一步抑制镀敷表面的平滑性的降低及镀
敷剥离的产生。另外,能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此,铝合金中的Si含量
优选为0.1~5.0%的范围,更优选为0.1~0.4%的范围。
性流动,振动能量被迅速吸收,可得到极其良好的颤振特性。通过铝合金中的Ni含量为
0.1%以上,能够进一步提高使磁盘的强度和颤振特性提高的效果。另外,通过铝合金中的
Ni含量为8.0%以下,抑制粗大的Al‑Ni系金属间化合物粒子大量生成。通过抑制这样的粗
大的Al‑Ni系金属间化合物粒子在蚀刻时、浸锌处理时、切削加工时、磨削加工时脱落而产
生较大的凹陷,能够进一步抑制镀敷表面的平滑性的降低及镀敷剥离的产生。另外,能够进
一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此,铝合金中的Ni含量优选为0.1~8.0%的范围,更
优选为0.1~6.0%的范围。
颤振特性提高的效果。另外,通过铝合金中的Mg含量为6.0%以下,抑制粗大的Mg‑Si系金属
间化合物粒子大量生成。通过抑制这样的粗大的Mg‑Si系金属间化合物粒子在蚀刻时、浸锌
处理时、切削加工时、磨削加工时脱落而产生较大的凹陷,能够进一步抑制镀敷表面的平滑
性的降低及镀敷剥离的产生。另外,能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此,铝合
金中的Mg含量优选为0.1~6.0%的范围,更优选为大于0.3%且小于1.0%的范围。
和颤振特性提高的效果。另外,通过铝合金中的Cr含量为1.00%以下,抑制粗大的Al‑Cr系
金属间化合物粒子大量生成。通过抑制这样的粗大的Al‑Cr系金属间化合物粒子在蚀刻时、
浸锌处理时、切削加工时、磨削加工时脱落而产生较大的凹陷,能够进一步抑制镀敷表面的
平滑性的降低及镀敷剥离的产生。另外,能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此,
铝合金中的Cr含量优选为0.01~1.00%的范围,更优选为0.10~0.50%的范围。
和颤振特性提高的效果。另外,通过铝合金中的Zr含量为1.00%以下,抑制粗大的Al‑Zr系
金属间化合物粒子大量生成。通过抑制这样的粗大的Al‑Zr系金属间化合物粒子在蚀刻时、
浸锌处理时、切削加工时、磨削加工时脱落而产生较大的凹陷,能够进一步抑制镀敷表面的
平滑性的降低及镀敷剥离的产生。另外,能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此,
铝合金中的Zr含量优选为0.01~1.00%的范围,更优选为0.10~0.50%的范围。
细化而减小第二相粒子的尺寸的不均匀性,发挥减小磁盘强度和颤振特性的偏差的效果。
但如果Ti、B及V的含量的合计小于0.005%,不能得到上述效果。另一方面,即使Ti、B及V的
含量的合计超过0.500%,其效果也饱和,不能得到更显著的改善效果。因此,在添加Ti、B及
V的情况下的Ti、B及V的含量的合计优选为0.005~0.500%的范围,更优选为0.005~
0.100%的范围。此外,合计量在仅含有Ti、B及V的任意一种的情况下是这一种的量,在含有
任意两种的情况下是这两种的合计量,在三种全部含有的情况下是这三种的合计量。
为本发明中得到的铝合金板的特性。
第二相粒子的面积率(%)的差除以区域(A)与(B)的第二相粒子的面积率(%)的平均值而
得到的值规定为0.50以下。此外,由于区域(A)与(B)的第二相粒子的面积率(%)的差存在
为正的情况也存在为负的情况,因此在本发明中规定为绝对值。
间化合物(Al6Mn、Al‑Mn‑Si)、Si粒子、Al‑Ni系金属间化合物(Al3Ni等)、Al‑Cu系金属间化合
物(Al2Cu等)、Mg‑Si系金属间化合物(Mg2Si等)、Al‑Cr系金属间化合物(Al7Cr等)、Al‑Zr系
金属间化合物(Al3Zr等)等粒子等。
二相粒子的面积率(%)的差除以区域(A)与(B)的第二相粒子的面积率(%)的平均值而得
到的值设为0.50以下,铝合金板的平坦度变得良好,发挥优异的颤振特性。由于第二相粒子
的硬度远远高于Al基体,因此如果在区域(A)与(B)中第二相粒子的面积率较大地不同,则
区域(A)与(B)的硬度不同。其结果,进行加压退火时在区域(A)与(B)中变形量不同,即使进
行加压退火也不能得到良好的平坦度。使用这样的平坦度大的铝合金材料的磁盘,其工作
时的空气阻力变大,颤振特性降低。另一方面,使用该平坦度小的铝合金材料的磁盘,能够
抑制颤振特性的降低。此外,在此良好的平坦度是指30μm以下的平坦度。
粒子的面积率(%)的差除以区域(A)与(B)的第二相粒子的面积率(%)的平均值而得到的
值超过0.50的情况下,由于在区域(A)与(B)中第二相粒子的面积率较大地不同,因此即使
进行加压退火也不能得到良好的平坦度。因此,磁盘装置工作时的空气阻力变大,颤振特性
降低。因此,将区域(A)与(B)的第二相粒子的面积率(%)的差除以区域(A)与(B)的第二相
粒子的面积率(%)的平均值而得到的值规定为0.50以下,优选规定为0.40以下。在此,平均
值是指算术平均值。此外,区域(A)与(B)的第二相粒子的面积率(%)是指在区域(A)与(B)
中拍摄SEM的组成(COMPO)像,计算对比度与基体不同的第二相粒子的面积,除以在区域(A)
或(B)中拍摄的全视野的面积而得到的比例(%)。在SEM的COMPO像中,第二相粒子的Al‑Fe
系金属间化合物等作为比基体白的对比度的像显现,Mg‑Si系金属间化合物等作为比基体
黑的对比度的像显现。
但如果能够通过进一步增加屈服强度而抑制变形则不限于此。此外,如果铝合金板的厚度
超过1.90mm,虽然颤振特性改善但能够搭载于硬盘内的盘张数减少,因此不优选。因此,铝
合金板的厚度更优选为0.35~1.90mm,进而优选为0.50~1.40mm。
(步骤S102)~冷轧(步骤S105)、以及(b)的铝合金熔液的熔炼(步骤S101)、铝合金的连续铸
造(步骤S102)及冷轧(步骤S105)是制作铝合金板的工序(步骤S106)。接着,制作使用该铝
合金板的盘坯(步骤S107)和加压平坦化处理(步骤S108)的工序是制作铝合金基板的工序
(步骤S109)。进而,使用该铝合金基板的浸锌处理(步骤S110)和Ni‑P镀敷处理(步骤S111)
的工序是制作铝合金基盘的工序(步骤S112)。最后,通过使磁性体附着于该铝合金基盘的
工序(步骤S113)完成磁盘。
法或连续铸造(CC铸造)法,由熔炼的铝合金素材的熔液铸造铝合金(步骤S102)。在此,DC铸
造法和CC铸造法如下所述。
微细化剂中含有的TiB2、Al3Ti、TiC等化合物粒子成为第二相粒子的核,第二相粒子的分布
变得更均匀。
面为止的区域设为区域(A),将从板厚中心面到板的背面为止的区域设为区域(B),区域(A)
与(B)中的第二相粒子的面积率(%)的差除以区域(A)与(B)的第二相粒子的面积率(%)的
平均值而得到的值超过0.50。
在蚀刻时、浸锌处理时、切削加工时、磨削加工时脱落而产生较大的凹陷,使镀敷表面的平
滑性降低而产生镀敷剥离。因此,为了阻止这样的粗大的金属化合物粒子大量生成,需要在
向熔液中添加微细化剂后60分钟之内开始铸造。
TiB2等粗大的Ti系化合物粒子的大量生成。具体而言,通过在向熔液中添加微细化剂后60
分钟之内开始铸造,优选使具有15~50μm的当量圆直径的粗大的Ti系化合物粒子的分布密
2 2
度为5个/mm以下,更优选为1个/mm以下。
优选在300~620℃下进行1~24小时的加热处理。在均质化处理时的加热温度小于280℃或
加热时间小于0.5小时的情况下,均质化处理不充分,各铝合金基板的衰减比的偏差变大,
颤振特性的偏差也有可能变大。如果均质化处理时的加热温度超过620℃,则在铝合金铸锭
中有可能产生熔融。均质化处理时的加热时间即使超过60小时,其效果也饱和,不能得到更
显著的改善效果。
有特别限定,但热轧开始温度优选为250~600℃,热轧结束温度优选为230~450℃。
过冷轧精加工成所需要的产品板厚。冷轧的轧制率没有特别限定,根据需要的产品板强度、
板厚确定即可,轧制率优选为10~95%。为了确保冷轧加工性,也可以在冷轧之前或冷轧的
途中实施退火处理。在实施退火处理的情况下,例如如果是间歇式加热,则优选以300~500
℃下1~30小时的条件进行,如果是连续式加热,则优选以在400~600℃下保持0~60秒的
条件进行。在此,保持时间为0秒是指达到所希望的保持温度后立即进行冷却的意思。
板冲切为圆环状,制作盘坯(步骤S107)。接着,在大气中,例如在100℃以上且350℃以下,对
盘坯进行30分钟以上的加压退火,制成平坦化的坯料(步骤S108)。接着,依次对坯料实施切
削加工、磨削加工,以及优选在250~400℃的温度下实施5~15分钟的去应力加热处理,从
而制作铝合金基板(步骤S109)。经过以上工序,得到铝合金基板。
为基底处理(步骤S111)。通过这样,制作铝合金基盘(步骤S112)。
(上村工业制)蚀刻液等,以温度50~75℃、处理时间0.5~5分钟、浓度20~100mL/L的条件
进行酸蚀刻。在酸蚀刻处理后,作为通常的剥黑膜处理,优选使用HNO3,以温度15~40℃、处
理时间10~120秒、浓度:10~60%的条件进行剥黑膜处理。
HNO3,以温度15~40℃、处理时间10~120秒、浓度:10~60%的条件进行Zn剥离处理。之后,
以与第1浸锌处理相同的条件实施第2浸锌处理。
敷液等,以温度80~95℃、处理时间30~180分钟、Ni浓度3~10g/L的条件进行镀敷处理。通
过这样的无电解的Ni‑P镀敷处理工序,得到基底镀敷处理后的铝合金基盘(步骤S112)。
磁盘。
铝合金板而使用在加压平坦化处理(步骤S108)工序后的步骤S109中制作的铝合金基板、在
Ni‑P镀敷处理(步骤S111)工序后的步骤S112中制作的铝合金基盘、附着磁性体(步骤S113)
工序后的磁盘,来进行对构成第二相粒子的金属间化合物的评价。
超过30nm的情况下,作为读取部的磁头的定位误差增加。
括铸造时的微细化剂的添加方法的铸造方法、以及其后的热处理和加工的热历程及加工历
程而得到。
振。
AC19~AC22之外,通过CC法对铝合金熔液进行铸造,制作厚度5mm的铸造板(图1的(b)的步
骤S102)。在NO.AC14中未进行微细化剂的添加,除No.AC14之外,使用Al‑Ti‑C系的微细化
剂,以表4~表6所示的条件实施铸造。
轧结束温度为300℃的热轧,制成3mm的热轧板(图1的(a)的步骤S104)。
终板厚的0.8mm,制成铝合金板(步骤S106)。从该铝合金板冲切出外径96mm、内径24mm的圆
环状的铝合金板,制作盘坯(步骤S107)。
95mm、内径25mm,并进行研磨加工(表面10μm的磨削加工)从而制作铝合金基板(步骤S109)。
之后,在利用AD‑68F(商品名,上村工业制)在60℃下进行5分钟的脱脂后,利用AD‑107F(商
品名,上村工业制)在65℃下进行1分钟的酸蚀刻,进而以30%HNO3水熔液(室温)进行20秒
剥黑膜处理(步骤S110)。
理,在浸锌处理之间在室温的30%HNO3水熔液中浸渍20秒对表面进行剥离处理。在浸锌处
理后的表面上使用无电解Ni‑P镀敷处理液(NIMUDEN HDX(商品名,上村工业制))进行无电
解镀敷使Ni‑P为10.0μm厚度(步骤S111)后,利用毛布进行精研磨(研磨量1.5μm)(步骤
S111)。通过这样,制作铝合金基盘(步骤S112)。
制作的3张盘实施至镀敷处理,但在比较例3~13、17、18、21、22的盘中,3张都产生了镀敷剥
离。因此,在这些比较例中,未能进行颤振特性的评价。
的倍率分别观察区域(A)与区域(B)的1.0mm的视野,拍摄COMPO像,使用粒子分析软件A像
君(商品名,旭化成工程株式会社制)来计算区域(A)与区域(B)的第二相粒子的面积率
(%)。区域(A)与(B)的第二相粒子的面积率(%)是根据在区域(A)与(B)中拍摄的COMPO像
计算对比度与基体不同的第二相粒子的面积,并除以在区域(A)或(B)中拍摄的全视野的面
2
积(1.0mm)而得到的比例。在SEM的COMPO像中,第二相粒子的Al‑Fe系金属间化合物等作为
比基体白的对比度的像显现,Mg‑Si系金属间化合物等作为比基体黑的对比度的像显现。观
察针对铝合金基板的L‑ST剖面(由轧制方向和板厚方向构成的剖面)。将结果示于表7~9。
2
合物粒子的分布密度。此外,拍摄针对合计为1.0mm的多个拍摄视野进行,将各视野中的个
数合计作为分布密度。
用Seagate制ST2000(商品名),电机驱动通过将techno alive制SLD102(商品名)与电机直
接耦合来进行驱动。转速设为7200rpm,盘始终设置有多张,在其上部的磁盘的表面通过作
为激光多普勒仪的小野测器制LV1800(商品名)对表面的振动进行观察。通过小野测器制
FFT解析装置DS3200(商品名)对观察到的振动进行光谱分析。观察是通过在硬盘驱动器的
盖上开孔,从该孔观察盘表面而进行的。另外,取下设置于市售的硬盘的挤压板来进行评
价。
摆),对磁头的定位误差造成较大影响。颤振特性的评价,在空气中,以10nm以下的情况为A
(优)、以超过10nm且为20nm以下为B(良)、以超过20nm且为30nm以下为C(可)、以大于30nm的
情况为D(差)。将结果示于表7~9。
值而得到的值超过0.50。其结果,颤振特性差。
第二相粒子的面积率(%)的平均值而得到的值超过0.50。其结果,颤振特性差。
特性的评价。像这样,由于产生镀敷剥离,因此不能作为磁盘用的铝合金板使用。
第二相粒子的面积率(%)的平均值而得到的值超过0.50。其结果,颤振特性差。
特性的评价。像这样,由于产生镀敷剥离,因此不能作为磁盘用的铝合金板使用。