JP5699434B2 - 情報記録媒体基板用ガラス、情報記録媒体用ガラス基板および磁気ディスク - Google Patents

Description

本発明は、磁気ディスク（ハードディスク）など情報記録媒体の基板に用いられるガラス、情報記録媒体用ガラス基板および磁気ディスクに関する。

情報記録媒体用基板、特に磁気ディスク用基板としてガラス基板が広く用いられており、モル％で示した組成が、ＳｉＯ_２：６５．４％、Ａｌ_２Ｏ_３：８．６％、Ｌｉ_２Ｏ：１２．５％、Ｎａ_２Ｏ：１０．５％、ＺｒＯ_２：３．０％である市販ガラスが知られている。この市販ガラスは化学強化処理されて使用されている。
一方、特許文献１には、化学強化処理を行わない磁気ディスク用基板ガラスが提案されている。

特開２００２−３５８６２６号公報（表１〜１４）

磁気ディスク用ガラス基板の研磨工程や洗浄工程では低ｐＨの酸が用いられるため、磁気ディスク用ガラス基板としては、低ｐＨにおける研磨工程や洗浄工程で面荒れが発生しないこと、すなわち耐酸性が求められる。また、低ｐＨの酸を用いることで、研磨速度の向上や、洗浄工程での欠点除去能力の向上が可能となるが、耐酸性の低いガラスでは、高ｐＨの酸を用いることになり、研磨速度の低下や、洗浄後の欠点品質の低下が生じてしまう。

磁気ディスク用ガラス基板としては、その在庫中に表面性状が著しく変化し、前記基板上に形成される下地膜、磁性膜、保護膜等の膜が剥がれやすくならないこと、すなわち耐候性が求められる。Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属成分はガラスの溶融促進剤として広く使用されるが、これらの成分は空気中の水分によってガラスから選択的に抽出され、最終的には空気中の炭酸ガスや亜硫酸ガスといった成分と反応し、アルカリ炭酸塩やアルカリ硫酸塩としてガラス表面に付着する（白ヤケ）ため、その反応が起きにくいことが必要である。

また、アルカリ金属成分が磁性膜に拡散すると記録した情報が消えるなどの現象が起きやすくなるため、記録媒体としての信頼性を著しく落としてしまうという問題がある。

本発明者は、前記市販化学強化ガラスについて後述する耐候性試験を行ったところＬｉ、Ｎａ、Ｋの析出量合計Ｃ_Ｒは３．５ｎｍｏｌ／ｃｍ^２（後述する例１２３）、化学強化をしないものではＣ_Ｒは１８．３ｎｍｏｌ／ｃｍ^２であり（後述する例１２４）、化学強化をしないものの耐候性は決して高くはなく、化学強化処理によって耐候性が改善していることがわかった。すなわち、このガラスは化学強化処理によって初めて磁気ディスク用ガラス基板として使用できるガラスと考えられ、その理由は、化学強化処理に伴いガラス表面にイオン半径の大きなアルカリ成分が増加し、移動度を落としているためと考えられる。しかし、化学強化処理には、工程が増加するためコストアップにつながる、化学強化処理によって基板表面に汚れが付着しやすくなる、などの問題がある。

一方、特許文献１に例示されている組成はアルカリ金属成分に加え、Ｂ_２Ｏ_３を１モル％以上含むものが大部分である。Ｂ_２Ｏ_３はガラスの脆さ低下、低比重化、ガラスの溶融性促進などを目的に添加されているが、アルカリ金属成分と共存すると蒸気圧が非常に低いアルカリボレート化合物を形成するため、ガラス融液から同成分の揮散が激しく起こる。図１に、Ｍａｌｃｏｌｍ Ｗ．Ｃｈａｓｅ，Ｊｒ．編，ＮＩＳＴ‐ＪＡＮＡＦ Ｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔａｂｌｅｓ，（米国），第４版，ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，１９９８年，ｐ．２４２−２７４，の熱力学データから計算したホウ素化合物の蒸気圧曲線を示す。各温度における気相と凝縮相の自由エネルギー差ΔＧから、次式で蒸気圧Ｐを計算した。結果を図１に示す。
ΔＧ＝ＲＴｌｎＰ
ここで、Ｒは気体定数である。

図１からわかるように、ホウ素のアルカリ化合物は、Ｂ_２Ｏ_３に比較すると、はるかに高い蒸気圧を示す。これにより、脈理などの不均質が発生しガラス品質低下を引き起こすと同時に、揮散物がガラス溶融窯に使用しているれんが物質に凝縮しれんが強度を著しく低下させる、揮散物の回収処理に莫大なコストがかかる、といった問題が発生する。

また、ガラスからのアルカリ金属成分の揮散に対するＢ_２Ｏ_３含有量の影響を調べるために、後述する例２９、１３７、１３８のガラスを白金るつぼに入れて、１６００℃の温度で２３時間放置して、放置前後のガラス中のＬｉ_２ＯおよびＮａ_２Ｏの量をＩＣＰ−ＭＳにより分析した。なお、例２９、１３７、１３８のガラスのＢ_２Ｏ_３含有量はそれぞれ０モル％、１モル％、１．５モル％である。
その結果、例２９、１３７、１３８の放置前後でのＬｉ_２Ｏ減少量（絶対量）はそれぞれ０．０質量％、０．１質量％、０．１質量％、Ｎａ_２Ｏ減少量（絶対量）はそれぞれ０．４質量％、０．８質量％、０．９質量％であった。すなわち、Ｂ_２Ｏ_３を含有しない例２９とＢ_２Ｏ_３を１モル％以上含有する例１３７、１３８とでは、特にＮａ_２Ｏ減少量において顕著な差が認められた。

また、特許文献１にはＢ_２Ｏ_３を含まない組成も５例示されているが、いずれのガラスもアルカリ金属成分の含有量が多いためＣ_Ｒは１２ｎｍｏｌ／ｃｍ^２以上であると考えられ、アルカリ金属の磁性膜への拡散が多くなり、信頼性を低下させるという懸念がある。また、後述する例１２５は特許文献１の例６３のガラスであるが、後述する硝酸エッチング速度は１８１ｎｍ／ｈである。このため、低ｐＨにおける研磨工程や洗浄工程で面荒れが発生し、品質を低下させるという懸念がある。

本発明者は耐酸性試験において硝酸エッチング速度が大きく、また耐候性試験においてアルカリの析出が多いガラスがこれらの問題を引き起こすと考え、化学強化処理を行うことなく、またＢ_２Ｏ_３を多く含有させることなくこのような課題を解決することを目的として本発明をなした。

本発明は、下記酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２を６１〜７２％、Ａｌ_２Ｏ_３を３〜１２％、Ｌｉ_２Ｏを０〜１４．３％、Ｎａ_２Ｏを０〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜２２％、ＭｇＯを４〜１３％、ＴｉＯ_２を０〜６％、ＺｒＯ_２を０．５〜５％含有し、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの含有量の合計Ｒ_２Ｏが８〜２２％であり、Ｌｉ_２Ｏの含有量とＲ_２Ｏとの比Ｌｉ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．５２以下またはＮａ_２Ｏの含有量とＲ_２Ｏとの比Ｎａ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．３５以上またはＫ_２Ｏの含有量とＲ_２Ｏとの比Ｋ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．４５以上である情報記録媒体基板用ガラスを提供する。なお、たとえばＬｉ_２Ｏを０〜１４．３％含有するとは、Ｌｉ_２Ｏは必須ではないが１４．３％まで含有してもよい、の意である。
また、Ａｌ_２Ｏ_３が３〜１１％、Ｒ_２Ｏが１０〜２２％である前記情報記録媒体基板用ガラスを提供する。

また、ＳｉＯ_２を６２〜７１％、Ａｌ_２Ｏ_３を４〜１０％、Ｌｉ_２Ｏを０〜１３％、Ｎａ_２Ｏを０〜２０％、Ｋ_２Ｏを０〜２０％、ＭｇＯを５〜１２％、ＴｉＯ_２を０〜５％、ＺｒＯ_２を０．５〜５％含有し、Ｒ_２Ｏが１１〜２０％である前記情報記録媒体基板用ガラスを提供する。
また、ＳｉＯ_２を６３〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜９％、Ｌｉ_２Ｏを０〜１２．４％、Ｎａ_２Ｏを０〜１９％、Ｋ_２Ｏを０〜１９％、ＭｇＯを５〜１１％、ＴｉＯ_２を０〜４％、ＺｒＯ_２を０．５〜４％含有し、Ｒ_２Ｏが１３〜１９％である前記情報記録媒体基板用ガラスを提供する。

また、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのいずれも含有しない、または、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのいずれか１以上を合計で３％以下含有する、または、Ｌｉ_２Ｏが０〜５％未満でありＣａＯを２％超８％以下含有する前記情報記録媒体基板用ガラスを提供する。
これらのうち、１番目と２番目の態様のガラス、すなわち、前記情報記録媒体基板用ガラスであってＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量の合計ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが０〜３％である態様のものは比弾性率と膨張係数を大きくしたいときに好適である（以下、この２者の態様のガラスをガラスＡと総称する）。
３番目の態様のガラス、すなわち、前記情報記録媒体基板用ガラスであってＬｉ_２Ｏが０〜５％未満でありＣａＯを２％超８％以下含有する態様のものはガラス転移点を高くしたいときに好適である（以下、この態様のガラスをガラスＢという）。
また、Ｂ_２Ｏ_３を含有しない、またはＢ_２Ｏ_３を１％未満含有する前記情報記録媒体基板用ガラスを提供する。

また、前記情報記録媒体基板用ガラスからなる情報記録媒体用ガラス基板を提供する。
また、前記情報記録媒体用ガラス基板上に磁気記録層が形成されている磁気ディスクを提供する。

本発明によれば、耐酸性が高い情報記録媒体基板用ガラスを得ることが可能になるので、低ｐＨにおける研磨工程や洗浄工程での面荒れを防止できる。
また、情報記録媒体用ガラス基板の研磨速度を向上することができ、研磨工程の効率化を実現できる。
また、洗浄工程での欠点品質を向上することができ、高品質の情報記録媒体用ガラス基板を得ることができる。

また、化学強化処理なしで耐候性試験後のアルカリ析出総量が小さい情報記録媒体基板用ガラスを得ることができる。これにより、前記基板上に形成される下地膜、磁性膜、保護膜等の膜が剥がれにくくなる。
また、磁性膜へのアルカリ拡散を抑制でき、信頼性の高い磁気ディスクを得ることができる。
また、化学強化処理を行うことなく情報記録媒体用ガラス基板を製造できるので、工程を減らすことができ、また化学強化処理後の基板表面へのよごれ付着の問題を解決できる。
また、ヤング率、比弾性率が高い情報記録媒体基板用ガラスを得ることができる。これにより、ドライブ回転中に反りやたわみが発生しにくくなり、高記録密度の磁気ディスクなど情報記録媒体を得ることができる。
また、密度が小さい情報記録媒体基板用ガラスを得ることができる。これにより、ドライブ回転時にモーター負荷が低減できるため、低消費電力を達成できる。
また、平均線膨張係数が大きい情報記録媒体基板用ガラスを得ることができる。これにより、金属製のドライブ部材との熱膨張マッチングが高くなり、温度変動時の発生応力が小さく、基板割れ等が発生しにくくなる。

また、液相温度が、粘度が１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度に比して低い情報記録媒体基板用ガラスを得ることができる。これにより、フロート法、フュージョン法、ダウンドロー法などの連続成形が可能となり、大量生産が可能となる。
また、ガラス転移点が高い情報記録媒体基板用ガラスを得ることができる。これにより、基板上に磁性膜を形成した後に行う熱処理温度を高くでき、記録密度の高い情報記録媒体を得ることができる。

温度と、Ｂ_２Ｏ_３およびホウ素のアルカリ化合物の蒸気圧との関係を示す図である。 アルカリ酸化物比率（Ｌｉ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏ）とＣ_Ｒの関係を示す図である。各点の数字はＣ_Ｒ（単位：ｎｍｏｌ／ｃｍ^２）であり、頂点ＬｉにおいてはＬｉ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏ＝１、頂点ＮａにおいてはＮａ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏ＝１、頂点ＫにおいてはＫ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏ＝１である。 Ｋ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏ＝０におけるＮａ_２Ｏ／Ｒ_２ＯとＣ_Ｒの関係を示す図である。図中のｙ＝５６ｘ^２−７７ｘ＋３２は近似曲線の式（ｙ、ｘはそれぞれＫ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏ＝０におけるＣ_Ｒ、Ｎａ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏである。）であり、Ｒ^２は決定係数である。

本発明の情報記録媒体基板用ガラス（以下、本発明のガラスという。）の密度ｄは２．６０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。２．６０ｇ／ｃｍ^３超ではドライブ回転時にモーター負荷がかかって消費電力が大きくなる、またはドライブ回転が不安定になるおそれがある。好ましくは２．５４ｇ／ｃｍ^３以下である。

本発明のガラスはヤング率Ｅが７５ＧＰａ以上かつ比弾性率Ｅ／ｄが２８ＭＮｍ／ｋｇ以上である。Ｅが７５ＧＰａ未満であるかＥ／ｄが２８ＭＮｍ／ｋｇ未満であるとドライブ回転中に反りやたわみが発生しやすく、高記録密度の情報記録媒体を得ることが困難になるおそれがある。より好ましくはＥが７６ＧＰａ以上かつＥ／ｄが３０ＭＮｍ／ｋｇ以上であり、Ｅが７７ＧＰａ以上かつＥ／ｄが３０ＭＮｍ／ｋｇ以上であることが特に好ましい。

本発明のガラスのガラス転移点Ｔｇは５００℃以上であることが好ましい。５００℃未満では磁性層形成熱処理温度を充分高くすることができず、磁性層の保磁力増加が困難になるおそれがある。より好ましくは５１０℃以上である。ガラスＢにおいてはＴｇは典型的には５９０℃以上である。

本発明のガラスは、その液相温度をＴ_Ｌ、粘度が１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度をＴ_４として、（Ｔ_Ｌ−Ｔ_４）は５０℃未満であることが好ましい。（Ｔ_Ｌ−Ｔ_４）が５０℃以上ではフロート成形が困難になるおそれがあり、より好ましくは４０℃未満、特に好ましくは３０℃未満である。

本発明のガラスの−５０〜７０℃における平均線膨張係数αは５６×１０^−７／℃以上であることが好ましい。５６×１０^−７／℃未満では、金属製のドライブなど他の部材の熱膨張係数との差が大きくなり、温度変動時の応力発生による基板の割れなどが起こりやすくなるおそれがある。より好ましくは５８×１０^−７／℃以上である。αは典型的には１００×１０^−７／℃以下である。

本発明の情報記録媒体用ガラス基板（以下、本発明のガラス基板という。）は、１２０℃、０．２ＭＰａの水蒸気雰囲気下に２０時間保持した時そのガラス表面に析出しているＬｉ量、Ｎａ量、Ｋ量をそれぞれＣ_Ｌｉ、Ｃ_Ｎａ、Ｃ_ＫとしてＣ_Ｒ＝Ｃ_Ｌｉ＋Ｃ_Ｎａ＋Ｃ_Ｋが１２ｎｍｏｌ／ｃｍ^２以下である。Ｃ_Ｒが１２ｎｍｏｌ／ｃｍ^２超では、基板上に形成される下地膜、磁性膜、保護膜等の膜が剥がれやすくなる。より好ましくは１１ｎｍｏｌ／ｃｍ^２以下である。

本発明のガラス基板は、下記硝酸エッチング速度が０．３ｎｍ／ｈ以下である耐酸性に優れたものであることが好ましい。そのようなものでないと、情報記録媒体用ガラス基板、特に磁気ディスク用ガラス基板を製造する際の表面研磨や最終洗浄工程においてｐＨ＝１〜２の強酸性液を使用する場合に、ガラス表面の荒れや剥離割れを引き起こすおそれがあり、より好ましくは０．２ｎｍ／ｈ以下である。
硝酸エッチング速度：厚さが１〜２ｍｍ、大きさが４ｃｍ×４ｃｍのガラス板の両面を酸化セリウムで鏡面研磨したものを測定サンプルとし、これを２５℃、０．０１Ｎ硝酸に３時間浸漬し、硝酸に溶出したＳｉ量をＩＣＰ発光法で分析して測定する。得られたＳｉ量、ガラス中のＳｉＯ_２含有量、およびガラスの密度からガラスがエッチングされた速度を算出する。

次に、本発明のガラスの組成についてモル百分率表示を用いて説明する。
ＳｉＯ_２はガラスの骨格を形成する成分であり、必須である。６１％未満では、耐酸性もしくは耐候性が低下する、ｄが大きくなる、またはＴ_Ｌが上昇しガラスが不安定になる。好ましくは６２％以上、より好ましくは６３％以上である。７２％超では、後記Ｔ_２およびＴ_４が上昇しガラスの溶解、成形が困難となる、ＥもしくはＥ／ｄが低下する、またはαが小さくなる。好ましくは７１％以下、より好ましくは７０％以下である。

Ａｌ_２Ｏ_３は耐候性を高める効果を有し、必須である。３％未満では前記効果が小さい、ＥもしくはＥ／ｄが低下する、またはＴｇが低くなる。好ましくは４％以上、より好ましくは５％以上である。１２％超では耐酸性が低下する、後記Ｔ_２およびＴ_４が上昇しガラスの溶解、成形が困難となる、αが小さくなる、またはＴ_Ｌが高くなりすぎる。好ましくは１１％以下、より好ましくは１０％以下、典型的には９％以下である。
ＳｉＯ_２含有量からＡｌ_２Ｏ_３含有量を減じた差ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３は５３％超であることが好ましい。５３％以下では耐酸性が不十分となるおそれがある。

Ｌｉ_２Ｏは必須ではないが、Ｅ、Ｅ／ｄもしくはαを大きくする、またはガラスの溶解性を向上させる効果があり、１４．３％まで含有してもよい。１４．３％超では、耐酸性もしくは耐候性が低下する、またはＴｇが低くなる。好ましくは１３％以下、より好ましくは１２．４％以下である。Ｅ／ｄおよびαを大きくしたい場合、たとえばガラスＡにおいては、Ｌｉ_２Ｏは好ましくは１１％以下、より好ましくは１０．２％以下、典型的には９．５％以下である。Ｔｇを高くしたい場合には、Ｌｉ_２Ｏは含有しないか、５％未満で含有することが好ましく、Ｌｉ_２Ｏ含有量は典型的には０〜４．５％である。

Ｎａ_２Ｏは必須ではないが、αを大きくする、またはガラスの溶解性を向上させる効果があり２２％まで含有してもよい。２２％超では、耐酸性もしくは耐候性が低下する、またはＴｇが低くなる。好ましくは２０％以下、より好ましくは１９％以下、典型的には１８％以下である。Ｔｇを高くしたい場合には、Ｎａ_２Ｏは好ましくは１３％以下、より好ましくは１２％以下、典型的には１１％以下である。

Ｋ_２Ｏは必須ではないが、αを大きくする、またはガラスの溶解性を向上させる効果があり２２％まで含有してもよい。２２％超では耐酸性もしくは耐候性が低下する、またはＥもしくはＥ／ｄが低下する。好ましくは２０％以下、より好ましくは１９％以下、特に好ましくは１３％以下、さらに好ましくは１２．８％以下、典型的には１２．５％以下である。Ｔｇを高くしたい場合には、Ｋ_２Ｏは好ましくは１２％以下、より好ましくは１０％以下、典型的には９％以下である。
Ｅ／ｄを大きくしたい場合には、Ｋ_２Ｏ含有量からＬｉ_２Ｏ含有量を減じた差Ｋ_２Ｏ−Ｌｉ_２Ｏは９％以下であることが好ましく、典型的には８．５％以下である。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの含有量の合計Ｒ_２Ｏが８％未満では、αが小さくなる、またはガラスの溶解性が低下する。好ましくは９％以上、より好ましくは１０％以上である。Ｅ／ｄおよびαを大きくしたい場合、たとえばガラスＡにおいては、Ｒ_２Ｏは好ましくは１１％以上、より好ましくは１３％以上である。Ｒ_２Ｏが２２％超では耐候性が低下する。好ましくは２０％以下、より好ましくは１９％以下である。ガラスＢにおいては、Ｒ_２Ｏは好ましくは１７％以下、より好ましくは１５％以下である。

図２に耐候性とアルカリ酸化物成分の比率の関係を示す。図２からわかるように、Ｃ_Ｒはアルカリ酸化物成分比率に強く依存し、Ｌｉ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．５２超かつＮａ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．３５未満かつＫ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．４５未満では、耐候性が低下する。Ｌｉ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．５以下またはＮａ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．４以上であることが好ましい。

前記のようにＬｉ_２ＯはＥ、Ｅ／ｄもしくはαを大きくし、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏはαを大きくするが、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏはいずれも耐候性を低下させる。これに対し、ＭｇＯは耐候性を維持したままＥ、Ｅ／ｄもしくはαを大きくすることができるので、ＭｇＯの添加によりＲ_２Ｏを少なくすることができ、ガラスの耐候性を向上させることができる。このように、ＭｇＯは耐候性を維持したままＥ、Ｅ／ｄもしくはαを大きくする、またはガラスの溶解性を向上させる効果があるため必須である。４％未満では前記効果が小さい。好ましくは５％以上である。１３％超ではＴ_Ｌが高くなりすぎる。好ましくは１２％以下、より好ましくは１１％以下である。Ｔｇを高くしたい場合などにはＭｇＯは好ましくは９％以下である。

ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯはいずれも必須ではないが、耐候性を維持したままαを大きくしたい場合、またはガラスの溶解性を向上させたい場合などには含有させてもよい。
ＥもしくはＥ／ｄを大きくしたい、ｄを小さくしたい、または、Ｔ_Ｌを低くしたい場合などには、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのいずれも含有しない、または、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのいずれか１以上を合計で３％以下の範囲で含有するものとすることが好ましい。前記合計ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯは、好ましくは２％以下、典型的には１％以下である。

Ｅをたとえば７６ＧＰａ以上、Ｅ／ｄをたとえば３０ＭＮｍ／ｋｇ以上、かつ、Ｔｇをたとえば５９０℃以上にしたい場合などには、Ｌｉ_２Ｏを０〜５％未満とし、かつ、ＣａＯを２％超８％以下含有するものとすることが好ましい。Ｌｉ_２Ｏが５％以上またはＣａＯが２％以下ではＴｇをたとえば５９０℃以上にしにくくなる。ＣａＯが８％超ではＥ／ｄを３０ＭＮｍ／ｋｇ以上にしにくくなる。好ましくは、Ｌｉ_２Ｏは０〜４．５％かつＣａＯは２．５〜７％であり、典型的には、Ｌｉ_２Ｏは０〜３％かつＣａＯは３〜５．５％である。

ＴｉＯ_２は必須ではないが、Ｅ、Ｅ／ｄもしくはＴｇを高くする、または耐候性を高くする効果があり、６％まで含有してもよい。６％超ではＴ_Ｌが高くなりすぎるおそれがある、または分相現象が起りやすくなるおそれがある。好ましくは５％以下、より好ましくは４．５％以下、特に好ましくは４％以下である。また、ＴｉＯ_２を含有する場合、その含有量は０．１％以上であることが好ましい。

ＺｒＯ_２は０．５％以上である。耐候性を高くする、ＥもしくはＥ／ｄを大きくする、Ｔｇを高くする、またはガラスの溶解性を向上させる効果があるため５％まで含有してもよい。５％超ではｄが大きくなる、またはＴ_Ｌが高くなりすぎるおそれがある。好ましくは４％以下、典型的には２．５％以下である。Ｔｇを高くしたい場合などにはＺｒＯ_２含有量は典型的には０．５％以上であり、また好ましくは３％以下である。

ＴｉＯ_２およびＺｒＯ_２の含有量の合計ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２は０．５〜８％であることが好ましい。８％超ではｄが大きくなる、Ｔ_Ｌが高くなりすぎる、または分相現象が起こりやすくなるおそれがある。より好ましくは７％以下、特に好ましくは６％以下、典型的には５．５％以下である。ＴｉＯ_２またはＺｒＯ_２を含有する場合、ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２ は１％以上であることが好ましく、特に好ましくは１．５％以上、典型的には２％以上である。

ガラスＡにおいては、ＳｉＯ_２が６２〜７１％、Ａｌ_２Ｏ_３が４〜１２％、Ｌｉ_２Ｏが０〜１２．４％、Ｎａ_２Ｏが０〜２０％、Ｋ_２Ｏが０〜１９％、ＭｇＯが５〜１２％、ＴｉＯ_２が０〜５％、ＺｒＯ_２が０．５〜４％、Ｒ_２Ｏが１１〜２０％であることが好ましく、ＳｉＯ_２が６３〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３が５〜９％、Ｌｉ_２Ｏが０〜１０．２％、Ｎａ_２Ｏが０〜１９％、Ｋ_２Ｏが０〜１２．８％、ＭｇＯが５〜１１％、ＴｉＯ_２が０〜４％、ＺｒＯ_２が０．５〜４％、Ｒ_２Ｏが１３〜１９％であること、または、ＳｉＯ_２が６３〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３が５〜９％、Ｌｉ_２Ｏが０〜１１％、Ｎａ_２Ｏが０〜１８％、Ｋ_２Ｏが０〜１２．５％、ＭｇＯが５〜９％、ＴｉＯ_２が０〜４％、ＺｒＯ_２が０．５〜２．５％、Ｒ_２Ｏが１３〜１９％であることがより好ましい。

ガラスＢにおいては、Ａｌ_２Ｏ_３が３〜１１％、Ｌｉ_２Ｏが０〜５％未満、Ｎａ_２Ｏが０〜１３％、Ｋ_２Ｏが０〜１２％、ＭｇＯが４〜１１％、Ｒ_２Ｏが８〜１７％であり、ＣａＯを２％超８％以下含有することが好ましく、ＳｉＯ_２が６１〜７１％、Ａｌ_２Ｏ_３が４〜１１％、Ｌｉ_２Ｏが０〜４．５％、Ｎａ_２Ｏが０〜１２％、Ｋ_２Ｏが０〜１０％、ＭｇＯが４〜９％であり、ＣａＯを２．５〜７％含有することがより好ましい。

本発明のガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。その場合、当該他の成分の含有量の合計は好ましくは５％以下、典型的には２％以下である。

また、ＳＯ_３、Ｃｌ、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２等の清澄剤を合計で２％まで含有してもよい。
また、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＮｉＯなどの着色剤を合計で２％まで含有してもよい。
なお、Ｂ_２Ｏ_３はアルカリ金属酸化物成分と共存すると非常に揮散しやすくなるため、含有しないことが好ましく、含有する場合であってもその含有量は１％未満である。より好ましくは０．５％未満である。

また、ＺｎＯを含有する場合、ＭｇＯおよびＺｎＯの質量百分率表示含有量の合計は、好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下、さらに好ましくは５％以下、特に好ましくは４％以下である。
また、Ｂ_２Ｏ_３またはＺｎＯを含有するしないにかかわらず、ＭｇＯおよびＺｎＯの質量百分率表示含有量の合計をＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＢ_２Ｏ_３の質量百分率表示含有量の合計で除して得られる比（ＭｇＯ＋ＺｎＯ）／（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）は０．０８以下であることが好ましい。

本発明のガラス基板は通常は円形のガラス板である。

本発明のガラス基板は典型的には磁気ディスク用ガラス基板として用いられる。
磁気ディスク用ガラス基板はノートブックパソコン等に用いられる２．５インチ基板（ガラス基板外径：６５ｍｍ）やポータブルＭＰ３プレーヤなどに用いられる１．８インチ基板（ガラス基板外径：４８ｍｍ）などに広く使用され、その市場は年々拡大しており、一方で低価格での供給が求められている。このようなガラス基板に使用されるガラスは、大量生産に適したものであることが好ましい。
板ガラスの大量生産はフロート法、フュージョン法、ダウンドロー法などの連続成形法により広く行われており、本発明のガラスは先に述べたようにたとえばフロート成形が可能なガラスであるので大量生産に好適である。

本発明のガラスおよびガラス基板の製造方法は特に限定されず、各種方法を適用できる。たとえば、通常使用される各成分の原料を目標組成となるように調合し、これをガラス溶融窯で加熱溶融する。バブリング、撹拌、清澄剤の添加等によりガラスを均質化し、周知のフロート法、プレス法、フュージョン法またダウンドロー法などの方法により所定の厚さの板ガラスに成形し、徐冷後必要に応じて研削、研磨などの加工を行った後、所定の寸法・形状のガラス基板とされる。成形法としては、特に、大量生産に適したフロート法が好適である。また、フロート法以外の連続成形法、すなわち、フュージョン法、ダウンドロー法にも好適である。

各成分の原料を表１〜１８のＳｉＯ_２からＺｒＯ_２またはＢ_２Ｏ_３までの欄にモル％表示で示した組成となるように調合し、白金るつぼを用いて１５５０〜１６００℃の温度で３〜５時間溶解した。溶解にあたっては、白金スターラを溶融ガラス中に挿入し、２時間撹拌してガラスを均質化した。次いで溶融ガラスを流し出して板状に成形し、毎分１℃の冷却速度で室温まで徐冷した。Ｒ_２ＯはＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの各含有量（単位：モル％）の合計を示している。

例１〜１１７、１２６〜１３２、１３７、１３８のガラスは実施例、例１１８〜１２５、１３３〜１３６のガラスは比較例である。なお、例１２６〜１３６のガラスは上述したような溶解は行わず、また、例１２３のガラスは前記市販化学強化ガラスと同じものであり、例１２４のガラスを化学強化したものである。

こうして得られたガラス板について、密度ｄ（単位：ｇ／ｃｍ^３）、前記平均線膨張係数α（単位：×１０^−７／℃）、ヤング率Ｅ（単位：ＧＰａ）、比弾性率Ｅ／ｄ（単位：ＭＮｍ／ｋｇ）、ガラス転移点Ｔｇ（単位：℃）、液相温度Ｔ_Ｌ（単位：℃）、粘度が１０^２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ_２（単位：℃）、粘度が１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ_４（単位：℃）、前記Ｃ_Ｒ（単位：ｎｍｏｌ／ｃｍ２）、前記硝酸エッチング速度（単位：ｎｍ／ｈ）を以下に示す方法によって測定した。結果を表１〜１８に示すが、表中の空欄は測定しなかったことを示し、＊を付したものは組成から推定した値である。
なお、表１９〜３６に各ガラスの質量百分率表示組成を示す。

ｄ：泡のないガラス２０〜５０ｇを用い、アルキメデス法にて測定した。
α：示差熱膨張計を用いて、石英ガラスを参照試料として室温から５℃／分の割合で昇温した際のガラスの伸び率をガラスが軟化してもはや伸びが観測されなくなる温度すなわち屈伏点まで測定し、得られた熱膨張曲線から−５０〜７０℃における平均線膨張係数を算出した。
Ｅ：厚さが５〜１０ｍｍ、大きさが３ｃｍ角のガラス板について、超音波パルス法により測定した。

Ｔｇ：示差熱膨張計を用いて、石英ガラスを参照試料として室温から５℃／分の割合で昇温した際のガラスの伸び率を屈伏点まで測定し、得られた熱膨張曲線における屈曲点に相当する温度をガラス転移点とした。
Ｔ_Ｌ：ガラスを乳鉢で２ｍｍ程度のガラス粒に粉砕し、このガラス粒を白金ボートに並べて置き、温度傾斜炉中で２４時間熱処理した。結晶が析出しているガラス粒の温度の最高値を液相温度とした。なお、たとえば「≧１１５０」、「≦１０５０」とはそれぞれ「１１５０℃以上」、「１０５０℃以下」の意である。
Ｔ_２、Ｔ_４：回転粘度計により測定した。

Ｃ_Ｒ：厚さが１〜２ｍｍ、大きさが４ｃｍ×４ｃｍのガラス板の両面を酸化セリウムで鏡面研磨し、炭酸カルシウムおよび中性洗剤を用いて洗浄した後、高度加速寿命試験装置（エスペック社製不飽和型プレッシャークッカーＥＨＳ−４１１Ｍ）に入れて１２０℃、０．２ＭＰａの水蒸気雰囲気に２０時間静置した。洗浄済みチャック付ポリ袋に試験後試料と超純水２０ｍｌを入れ超音波洗浄機で１０分間表面析出物を溶解し、ＩＣＰ−ＭＳを使用して各アルカリ成分の溶出物を定量した。溶出量はモル換算し、試料表面積で規格化した。

硝酸エッチング速度：先に述べた方法により測定した（単位：ｎｍ／ｈ）。結果を耐酸性の欄に示す。
耐酸性はＡｌ_２Ｏ_３に強い感度を持っており、Ａｌ_２Ｏ_３を少なくするほど耐酸性が向上する。一方、耐候性もＡｌ_２Ｏ_３に強い感度を持っており、Ａｌ_２Ｏ_３を少なくするほど耐候性が低下する。また、耐候性はアルカリ成分にも強い感度を持っており、アルカリ総量を減少させること、あるいはアルカリ比率を適切な範囲にすることで耐候性が向上する。本発明のガラスは例１２２に比べてアルカリ総量を減少させ、アルカリ比率を適切な範囲にすることにより、Ａｌ_２Ｏ_３の減少による耐候性の低下を抑制し、例１２２よりも耐酸性に優れたガラスとなっている。

磁気ディスク用ガラス基板に利用できる。

Claims (14)

1. 下記酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２を６１〜７２％、Ａｌ_２Ｏ_３を３〜１２％、Ｌｉ_２Ｏを０〜１４．３％、Ｎａ_２Ｏを０〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜２２％、ＭｇＯを４〜１３％、ＴｉＯ_２を０〜６％、ＺｒＯ_２を０．５〜５％含有し、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの含有量の合計Ｒ_２Ｏが８〜２２％であり、Ｌｉ_２Ｏの含有量とＲ_２Ｏとの比Ｌｉ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．５２以下、Ｎａ_２Ｏの含有量とＲ_２Ｏとの比Ｎａ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．３５以上またはＫ_２Ｏの含有量とＲ_２Ｏとの比Ｋ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．４５以上であり、Ｂ_２Ｏ_３を含有しない、またはＢ_２Ｏ_３を１％未満含有し、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのいずれも含有せず、ヤング率が７５ＧＰａ以上かつ比弾性率が２８ＭＮｍ／ｋｇ以上であり、１２０℃、０．２ＭＰａの水蒸気雰囲気下に２０時間保持した時そのガラス表面に析出しているＬｉ量、Ｎａ量、Ｋ量をそれぞれＣ_Ｌｉ、Ｃ_Ｎａ、Ｃ_Ｋとして、Ｃ_Ｒ＝Ｃ_Ｌｉ＋Ｃ_Ｎａ＋Ｃ_Ｋが１２ｎｍｏｌ／ｃｍ^２以下である情報記録媒体基板用ガラス。
2. ＳｉＯ_２含有量からＡｌ_２Ｏ_３含有量を減じた差が５３％超であり、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が１１％以下であり、２５℃、０．０１Ｎ硝酸に浸漬したときのガラスのエッチング速度が０．３ｎｍ／ｈ以下である、請求項１の情報記録媒体基板用ガラス。
3. Ｌｉ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．５以下またはＮａ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏが０．４以上である請求項１または２の情報記録媒体基板用ガラス。
4. ＴｉＯ_２およびＺｒＯ_２の含有量の合計ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２が０．５〜８％である請求項１〜３のいずれかの情報記録媒体基板用ガラス。
5. Ｋ_２Ｏ含有量からＬｉ_２Ｏ含有量を減じた差が９％以下である請求項１〜４のいずれかの情報記録媒体基板用ガラス。
6. Ｒ_２Ｏが１０％以上である請求項１〜５のいずれかの情報記録媒体基板用ガラス。
7. ＳｉＯ_２が６２〜７１％、Ａｌ_２Ｏ_３が４〜１２％、Ｌｉ_２Ｏが０〜１２．４％、Ｎａ_２Ｏが０〜２０％、Ｋ_２Ｏが０〜１９％、ＭｇＯが５〜１２％、ＴｉＯ_２が０〜５％、ＺｒＯ_２が０．５〜４％、Ｒ_２Ｏが１１〜２０％である請求項１〜５のいずれかの情報記録媒体基板用ガラス。
8. ＳｉＯ_２が６３〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３が５〜９％、Ｌｉ_２Ｏが０〜１０．２％、Ｎａ_２Ｏが０〜１９％、Ｋ_２Ｏが０〜１２．８％、ＭｇＯが５〜１１％、ＴｉＯ_２が０〜４％、ＺｒＯ_２が０．５〜４％、Ｒ_２Ｏが１３〜１９％である請求項１〜５のいずれかの情報記録媒体基板用ガラス。
9. ガラス転移点が５００℃以上である請求項１〜８のいずれかの情報記録媒体基板用ガラス。
10. −５０〜７０℃における平均線膨張係数が５６×１０^−７／℃以上である請求項１〜９のいずれかの情報記録媒体基板用ガラス。
11. 液相温度をＴ_Ｌ、粘度が１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度をＴ_４として、（Ｔ_Ｌ−Ｔ_４）＜５０℃未満である請求項１〜１０のいずれかの情報記録媒体基板用ガラス。
12. 密度が２．６０ｇ／ｃｍ^３以下である請求項１〜１１のいずれかの情報記録媒体基板用ガラス。
13. 請求項１〜１２のいずれかの情報記録媒体基板用ガラスからなる情報記録媒体用ガラス基板。
14. 請求項１３の情報記録媒体用ガラス基板上に磁気記録層が形成されている磁気ディスク。

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