一种磁记录盘玻璃基片离子交换表面增强方法技术

一种磁记录盘玻璃基片离子交换表面增强方法，其特征在于：采用的玻璃基片的成份为钠钙硅酸盐玻璃，其基本组成（ｗｔ％）为：ＳｉＯ↓［２］６０－７０％，Ｎａ↓［２］Ｏ５－１４％，ＣａＯ３－７％，ＭｇＯ１－５％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］１－４％，Ｋ↓［２］Ｏ０．２－２％及其他微量氧化物；玻璃基片表面离子交换的工艺方法如下：第一步，采用浸渍法处理，即将玻璃基片浸入含有欲交换的离子如Ｋ↑［＋］、Ｌｉ↑［＋］、Ｎａ↑［＋］的盐类的高温融盐溶液中，处理温度为３４０～５４０℃，处理时间为８－３６小时；也可以将上述这类盐加热到５００～８５０℃，以其蒸汽Ｋ↑［＋］、Ｌｉ↑［＋］、Ｎａ↑［＋］与玻璃中的相关金属离子进行交换；第二步，采用双温区法处理：即第一温区处理是将欲交换的离子如Ｋ↑［＋］、Ｌｉ↑［＋］、Ｎａ↑［＋］及Ｂａ↑［２＋］等金属离子盐类加热到５００～６５０℃温区，使之蒸发成相应的具有该金属离子的蒸汽；第二温区处理是将玻璃基片放置于周围具有相应金属离子的气氛中，静置于３５０～５００℃温区，时间为１０－４８小时。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁记录存储器玻璃基片表面离子交换表面增强方法，属玻璃材料表面热处理
过去的铝镁合金基片，因其材料固有的弊端已逐渐被玻璃基片所取代。自90年代以来，常用的玻璃基片有两大类即一般强化玻璃及微晶玻璃。实际上，强化玻璃一般不用风冷钢化法，因这种强化过程常会产生较明显的应力不均。尤其用在计算机磁记录硬盘上，为提高信息记录或读取的速度或存储密度，磁盘常要高速旋转，现已达15000rpm(即每分钟15000转)，甚至更高，故风冷强化玻片高速旋转时会发生较为严重的突发性破裂，造成人、机的损害，甚至危及生命。自从玻璃基片出现后，人们开始着手对微晶玻璃应用的研究。目前有不少的国外专利报导了以微晶玻璃(或称玻璃陶瓷)片来作基片。其方法是将低钠或无钠硅酸盐玻璃，经晶核形成和结晶成长的晶化热处理，最终制得微晶玻璃，这种微晶玻璃具有较大的强度，可以作为磁记录盘的基片。日本专利JP平-92680A和USP5476821A公开了一种典型的微晶玻璃产品，但是其关键的微晶玻璃加工周期长及耗能较大，制取成本较高，在一定程度上影响了其应用。目前，也有采用离子交换法的化学增强方法，使基片达到强化。近年来，国外如美国的Corning(康宁)公司，日本的Hoya(即保谷公司)及日本板硝子公司，他们都是以离子交换法获得了增强的玻璃基片。离子交换这种化学增强方法，可以改变基础玻璃基片表面的结构特性，使之产生压缩应力，导致玻璃增强。离子交换法主要以一种半径较大的离子取代玻璃中相应离子半径较小的组份，导致玻璃，尤其表面层玻璃的结构变化，以半径大的离子挤进了玻璃中的若干半径较小离子位置，形成体积膨胀，使之产生压缩应力，此种压缩应力有利于抑制玻璃破裂时的张力所引起的危险，即因玻璃表面均匀受到压缩应力作用时，一般其破裂的张力首先用来抵消压缩应力，离子交换的结果所产生的压缩应力层必然会使玻璃基片的强度得到一定增强。本专利技术提供了，其特征在于采用的玻璃基片的成份为钠钙硅酸盐玻璃，其基本组成(wt％)为SiO260-70％，Na2O 5-14％，CaO 3-7％，MgO 1-5％，Al2O31-4％，K2O 0.2-2％及其他微量氧化物。玻璃基片表面离子交换的工艺方法如下第一步，采用浸渍法处理将玻璃基片浸入含有欲交换的离子如K+、Li+、Na+的盐类的高温融盐溶液中，处理温度为340～540℃，处理时间为8-36小时；也可以将上述这类盐加热到500～850℃，以其蒸汽K+、Li+、Na+与玻璃中的相关金属离子进行交换；第二步，采用双温区法处理即第一温区处理是将欲交换的离子如K+、Li+、Na+及Ba2+等金属离子盐类加热到500～650℃温区，使之蒸发成相应的具有该金属离子的蒸汽；第二温区处理是将玻璃基片放置于周围具有相应金属离子的气氛中，静置于350～500℃温区，时间为10-48小时。上述的K+离子盐类为KNO3、KCl、K2CO3；Li+离子盐类为LiCl、LiNO3；Na+离子盐类为NaCl、NaNO3、Na2SO4；Ba2+离子盐类为Ba(NO3)2。本专利技术又可适用于另一种钠铝硅酸盐系玻璃磁，其基本组成(wt％)为SiO262-72％，Na2O 7-13％，Li2O 2-7％，Al2O312-18％，K2O 0.2-3％，ErO2或其他KO20.5-5％，及其他微量氧化物；玻璃基片表面离子交换的工艺方法如下第一步，采用浸渍法处理将玻璃基片浸入含有欲交换的离子如K+、Li+、Na+的盐类的高温融盐溶液中，处理温度为350～600℃，处理时间为10-36小时；第二步，采用双温区法处理即第一温区处理是将欲交换的离子如K+、Li+、Na+及Ba2+等金属离子盐类加热到500～650℃温区，使之蒸发成相应的具有该金属离子的蒸汽；第二温区处理是将玻璃基片放置于周围具有相应金属离子的气氛中，静置于360～520℃温区，时间为10-36小时。上述的欲交换的离子如K+、Li+、Na+及Ba2+的盐类各为KNO3、KCl或K2CO3；LiCl、LiNO3；NaCl、NaNO3或Na2SO4；Ba(NO3)2。本专利技术的离子交换玻璃基片表面增强方法具有改变表面结构的作用，只要温度选择适当，尤其是选择具有压应力效应离子的注入或取代，并在有限时间内达到一定深度后，完全能增强玻璃基片的力学性能。经处理后，玻璃基片试样其外观无变化；其力学性能即抗折强度大幅度增强，即处理前的抗折强度为108Kg/cm2，处理后的抗折强度为414Kg/cm2，提高了4倍。其离子交换深度为75 um。实施例二采用钠钙硅酸盐玻璃即片，其组成(wt％)为SiO273％，Na2O 12.5％，CaO 8.6％，MgO 4.1％，Al2O31.6，Li2O 0.4％，B2O3适量。首先采用浸渍法进行处理即将该成份的玻璃加工成厚度d≤1.8mm，直径φ≤9.0cm的玻璃基片，置于一密闭箱内，以适当挂架将玻璃基片托挂妥当，然后浸渍于含K+、Li+离子的盐，即KNO3(70wt％)和LiNO3(30wt％)的共混盐熔融盐液中，浸渍温度为400℃，浸渍时间为12小时。其离子交换方式为K+→Na+(交换离子K+→基片被交换离子Na+)。然后再将该基片置于密闭箱内，采用双温区法进行处理先在600℃温度下，将含Li+、K+和Ba2+的盐，即LiNO3(20wt％)、KNO3(40wt％)和Ba(NO3)2(40wt％)的共混盐进行加热，并使之蒸发生成相应的金属离子蒸汽；然后在第二温区470℃下静置12小时，将该玻璃基片进行离子交换处理。其交换方式是K+→ Na+、Li+，Ba2+→Ca2+、Mg2+(交换离子K+→基片被交换离子Na+，交换离子Ba2+→基片被交换离子Ca2+、Mg2+)。经处理后，玻璃基片试样其外观无变化；其力学性能即抗折强度大幅度增强，即处理前的抗折强度为110Kg/cm2，处理后的抗折强度为511Kg/cm2，提高了5倍。其离子交换深度为100um。实施例三采用钠钙硅酸盐玻璃即片，其组成(wt％)为SiO263％，Na2O 15.2％，CaO 1.2％，MgO 0.8％，Al2O34％，Li2O 6％，ZnO 5.8％。首先采用浸渍法进行处理即将该成份的玻璃加工成厚度d≤1.8mm，直径φ≤9.0cm的玻璃基片，置于一密闭箱内，以适当挂架将玻璃基片托挂妥当，然后浸渍于含K+、Na+离子的盐，即KNO3(75wt％)和NaNO3(25wt％)的共混盐熔融盐液中，浸渍温度为380℃，浸渍时间为20小时。其离子交换方式为K+→ Na+、Li+(交换离子K+→基片被交换离子Na+、Li+)。然后再将该基片置于密闭箱内，采用双温区法进行处理先在620℃温度下，将含K+和Ba2+的盐，即KNO3(50wt％)和Ba(NO3)2(50％wt％)的共混盐进行加热，并使之蒸发生成相应的金属离子蒸汽；然后在第二温区450℃下静置15小时，将该玻璃基片进行离子交换处理。其交换方式是K+→Na+、Li+(交换离子K+→基片被交换离子Na+、Li+)，Ba2+→Ca2+、Al3+(交换离子Ba2+→基片被交换离子Ca2+、Al3+)。经处理后，玻璃基片试样其外观稍有变化，略带灰色；其力学性能即抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁记录盘玻璃基片离子交换表面增强方法，其特征在于采用的玻璃基片的成份为钠钙硅酸盐玻璃，其基本组成(wt％)为SiO260-70％，Na2O 5-14％，CaO 3-7％，MgO 1-5％，Al2O31-4％，K2O 0.2-2％及其他微量氧化物；玻璃基片表面离子交换的工艺方法如下第一步，采用浸渍法处理，即将玻璃基片浸入含有欲交换的离子如K+、Li+、Na+的盐类的高温融盐溶液中，处理温度为340～540℃，处理时间为8-36小时；也可以将上述这类盐加热到500～850℃，以其蒸汽K+、Li+、Na+与玻璃中的相关金属离子进行交换；第二步，采用双温区法处理即第一温区处理是将欲交换的离子如K+、Li+、Na+及Ba2+等金属离子盐类加热到500～650℃温区，使之蒸发成相应的具有该金属离子的蒸汽；第二温区处理是将玻璃基片放置于周围具有相应金属离子的气氛中，静置于350～500℃温区，时间为10-48小时。2.根据权利要求1所述的一种磁记录盘玻璃基片离子交换表面增强方法，其特征在于所述的欲交换的离子如K+、Li+、Na+、Ba2+的盐类各为KNO3、KCl、K2CO3；LiCl、LiNO3；NaCl、Na...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘重庆，高为彪，
申请(专利权)人：上海莹力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：