一種機(jī)械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁存儲元件的材料及其生產(chǎn)方法，特別是一種機(jī)械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硬盤用鋁基片是鋁基磁存儲材料的重要發(fā)展方向之一。硬盤盤片是HDD(硬盤驅(qū)動器)中存儲信息的核心部件，硬盤是由多個盤片疊加在一起，互相之間由墊圈隔開，硬盤中的存儲功能主要由其中的盤片實(shí)現(xiàn)，硬盤盤片是以堅固耐用的材料為基盤，大約共計SOnm厚的磁性涂層材料附著于基片上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。硬盤基片材料是硬盤驅(qū)動器的核心部件之一，其生產(chǎn)加工涉及初加工、精加工及涂層制備三個主要工藝，對于基片毛坯的生產(chǎn)主要是通過熔煉一鑄造一熱軋一冷軋一沖壓一退火，最終得到符合要求的鋁基片，一般為鋁鎂合金組成。
[0003]目前機(jī)械式硬盤用鋁基片的生產(chǎn)技術(shù)主要在日本，在特開昭61-91352號公報中，公開了一種涉及磁盤基板用鋁合金板的退火方法，主要是提供了更適合磁盤用基板的鋁合金板其對于含有Mg為3?6wt% &1:%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的磁盤基板用銷合金板。在特開平4-99143號公報中記述了一種將NiP層涂覆在鋁合金表面的硬盤用鋁鎂合金基板的報道，基板的成分中含有Mg 3.0-5.0,Fe,Si,Cu, Zn低于0.05，含有Ga為50?400ppm，Be為0.5?100ppm，7 μπι以上的金屬間化合物為10個/mm2以下。特開平2-205651號公報中記載有一項涉及磁盤基板用鋁合金的發(fā)明，含有Mg為1-8，作為雜質(zhì)元素含有的Si和Fe限制在規(guī)定量以下，并且將Ga限制在150ppm以下。日本專利第3875175號公報中記載有一項涉及磁盤用鋁合金基板的發(fā)明，其含有Mg為3.0-6.0，含有Zn為0.25-1.0，此外含有規(guī)定量的Cu和Cr，F(xiàn)e和Si的含量分別限制在0.05質(zhì)量％以下。在以上日本公開的具有代表性的發(fā)明中還未涉及相關(guān)基板的板錠及其制造方法，用于硬盤的鋁鎂合金基板因其特殊的作用，其成分具有特殊性。
[0004]對于機(jī)械式硬盤用鋁鎂合金基片的生產(chǎn)技術(shù)，日本株式會社神戶制鋼所在中國申請的專利，專利公開號:CN101381828B，公開了一種強(qiáng)度優(yōu)異，并提高了 NiP鍍敷后表面平滑性的磁盤用鋁合金基板及其制造方法。磁盤用鋁合金基板利用薄板連續(xù)鑄造法將鋁合金的熔融金屬制成板材，這種鋁合金含有3.5-15wt%的Mg ;含有0.01-0.1的Si和Fe ;含有0.02-0.35質(zhì)量寫的Cr ;還含有規(guī)定量的Cu、Zn的至少I種。將經(jīng)過了沖裁加工的板材在300°C及(14.7 [Mg]+204) °C中的高的溫度以上([Mg]鋁合金中的Mg含量(質(zhì)量％ ))加壓退火后，以規(guī)定速度以上冷卻來進(jìn)行平整化，表面上的Al-Fe系金屬間化合物的最大長度為7 μπι以下、Mg-S i系金屬間化合物的最大長度為4 μπι以下，Al3Mg2相的面積率為1%以下。
[0005]日本株式會社神戶制鋼所在中國申請的專利，公開號:CN102465222A，提供了一種磁盤用鋁合金基板及其制造方法，磁盤用鋁合金板，含有Mg為3.5質(zhì)量％以上6質(zhì)量％以下，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，在500°C加熱10秒之前和之后的平坦度的變化量為5 μ??以下，并且在500°C加熱10秒之前和之后的平均晶粒直徑的變化量為10 μm以下。該方法對于由前述的組成構(gòu)成的磁盤用鋁合金基板進(jìn)行的堆疊退火以如下條件進(jìn)行:以20C /分以下的升溫速度升溫至350°C以上，在350°C以上保持2小時以上，接著以2°C /分以下的降溫速度進(jìn)行冷卻。
[0006]基于全球?qū)τ脖P的需求及硬盤市場激烈的競爭，對于硬盤的容量有了更大的需求，硬盤用鋁鎂合金基板的技術(shù)也在不斷地更新和發(fā)展，目前硬盤的容量已經(jīng)達(dá)到4TB以上，較最早廣泛使用的IGB硬盤，其容量已經(jīng)提高了幾千倍，而今人們對硬盤容量的提升還在進(jìn)一步提高，對基片的要求越來越高，其技術(shù)水平也在不斷地更新和發(fā)展，因此，為了能夠適應(yīng)人們對高穩(wěn)定性、高存儲容量及低成本的迫切要求，開發(fā)出一種良好的基材是當(dāng)今需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種機(jī)械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠及其生產(chǎn)方法，所生產(chǎn)的板錠能夠符高容量基板的要求。
[0008]一種機(jī)械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠，該板錠合金組份及質(zhì)量百分比含量如下:
[0009]Mg 彡 18.6wt % ；Si 彡 0.005wt % ；Fe 彡 0.005wt % ；Cu:0.005-0.0lwt % ；Mn 彡 0.0015wt%；Cr ^ 0.009wt%；Zn:0.008-0.016wt%；Ti 彡 0.005wt%；Na^ 0.001wt%；
其余雜質(zhì)含星總和< 0.0lwt%，余星為銷。
[0010]所述一種機(jī)械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠，其中固體夾雜物尺寸最大不高于10 μ?? ；A1-Fe系金屬間化合物最大長度不超過6 μ?? ;Mg-Si系金屬間化合物最大尺寸不超過3 μ m ;含氣量不高于0.lmL/100gAl ;板錠晶粒尺寸不超過200微米；腐蝕點(diǎn)數(shù)不高于3個
/ 2/mm ο
[0011]一種機(jī)械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠的生產(chǎn)方法，該方法包括以下步驟:
[0012]a.熔煉高純鋁鎂合金
[0013]采用高純石墨坩禍作為熔池，首先對高純石墨坩禍進(jìn)行預(yù)處理，清理表面并涂覆保護(hù)材料，在溫度為90-150°C的區(qū)間內(nèi)烘干2-3小時；熔煉采用的原料為:高純Al錠、高純鋁鎂合金、Zn錠、Cu錠和Al/Cr合金，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于60%的乙醇溶液，將上述合金表面的缺陷及雜質(zhì)物去除，所述每種原料的成分如下:
[0014]高純Al 徒:A1 含量 99.99678wt% ；Mg6.4ppm ；Znl.2ppm ；Na 0.8ppm ；Fe4.8ppm ；Si4.1ppm ；Cu3.1ppm ；Cr0.2ppm ；T1.8ppm ；
[0015]高純銷倭合金:A1含量 0.0004ppm ;Mg99.9800wt % ;Zn32ppm ;Fe21ppm ;Si27ppm ;Mnl5ppm ；
[0016]Zn 鍵:A1 含量 0.5ppm ;Mg0.6ppm ;Zn99.80000wt % ;Fel.0ppm ;Cu0.3ppm ;Cr0.6ppm ；
[0017]Cu ,定:Fel0.0ppm ；Cu99.99000wt % ；Mn0.5ppm ;
[0018]Al/Cr 合金:A1 含量 95.500wt% ；Fe ( 0.0002ppm ；S1.0OOlppm ；Mn4.500ppm ；
[0019]b.高純鋁鎂合金的精煉提純
[0020]采用中頻真空感應(yīng)加熱爐進(jìn)行進(jìn)行加熱，加熱爐的功率為70Kw_90Kw ;開啟真空系統(tǒng)，持續(xù)抽真空的同時以5-15°C /min的加熱速率加熱至780_810°C，溫度到達(dá)后開啟電磁攪拌，攪拌速度為100-120轉(zhuǎn)/min，抽真空到0.1Pa，保持20-30分鐘后，關(guān)閉真空系統(tǒng)，同時通入純度大于99wt%的高純氬氣至10-20Pa，打開排氣閥門持續(xù)通入氬氣5分鐘以上，在高純石墨坩禍中加入步驟a中所述的高純Al錠、高純鋁鎂合金、Zn錠、Cu錠和Al/Cr合金，調(diào)節(jié)加入的原料量，使得鎂含量不超過18.6wt%,電磁攪拌速度調(diào)整為150-300轉(zhuǎn)/min，同時打開超聲震動，待溫度到達(dá)780-810°C后，保溫2_4小時，再次測定鎂含量及雜質(zhì)成分的含量，調(diào)節(jié)加入的原料量，保證金屬液中Mg彡18.6wt% ；Si ^ 0.005wt% ；Fe ( 0.005wt% ；Cu 介于 0.005-0.0lwt%之間；Mn ( 0.0015wt% ；Cr ( 0.009wt% ；Zn 介于0.008-0.016wt%之間、Ti ( 0.005wt % ；Na ( 0.0Olwt % ;其余雜質(zhì)含量總和不超過0.0 Iwt %，余量為鋁，符合要求后準(zhǔn)備鑄造；
[0021]c.高純鋁鎂合金的鑄造
[0022]鑄造前對紫銅結(jié)晶器用2000#及以上砂紙進(jìn)行打磨，最終結(jié)晶器表面光滑，且無粘鋁或異物；將熱頂鑄造上部熱頂部分加熱，溫度多810°C，過濾箱加熱溫度多7200C ;對結(jié)晶器上盤與下盤進(jìn)行清理，保證鑄造時二次冷卻水供應(yīng)穩(wěn)定且無堵塞現(xiàn)象；使用過濾板目數(shù)多35ppi ;鑄造工藝參數(shù)為:熱頂鑄造使用直徑120-164mm的結(jié)晶器，鑄造溫度745-750°C，鑄造速度140mm/min，冷卻強(qiáng)度及水壓彡0.22Mpa，制成高純鋁鎂合金板錠；
[0023]d.高純鋁鎂合金板錠的后處理
[0024]對上述工藝得到的高純鋁鎂合金板錠進(jìn)行鋸切，將頭尾料鋸切，鋸切頭料長度不低于100mm，鋸切尾料長度不低于250mm ;將鋸切后的板錠進(jìn)行傳統(tǒng)工藝的洗面，最后對獲得的