專利名稱：磁盤及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝入磁盤設(shè)備如硬盤驅(qū)動器中的磁盤的制造方法及磁盤。
背景技術(shù)：
在磁盤設(shè)備如硬盤驅(qū)動器(HDD)中，采用接觸起停(CSS)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中當(dāng)磁頭停止時，其與位于磁盤表面內(nèi)圓周區(qū)域的滑動接觸區(qū)(CSS區(qū))接觸，而當(dāng)與CSS區(qū)的磁盤表面滑動接觸時磁頭上升，然后當(dāng)被激活時在用于記錄和復(fù)制的磁盤區(qū)表面進行記錄或復(fù)制，所述用于記錄和復(fù)制的表面裝載于CSS區(qū)之外。當(dāng)完成操作時，磁頭從記錄和復(fù)制區(qū)移至CSS區(qū)，此后磁頭在與磁盤表面的CSS區(qū)滑動接觸時下降并趨于停止。在CSS系統(tǒng)中，發(fā)生滑動接觸的起動和終止操作稱為CSS操作。
在采用CSS系統(tǒng)的磁盤中，有必要在磁盤表面上既有CSS區(qū)又有記錄和復(fù)制區(qū)。也有必要使磁盤表面具有有一定表面粗糙度的不平坦形貌，以使磁頭和磁盤在接觸時不會相互粘著。
為了減少在CSS操作過程中磁頭與磁盤滑動接觸時產(chǎn)生的破壞，例如從日本未審查專利公開出版號昭和62-66417(專利參考文獻1)中已知一種磁性記錄介質(zhì)，其中施加了結(jié)構(gòu)為HOCH2-CF2O-(C2F4O)p-(CF2O)q-CH2OH的全氟烷基聚醚潤滑劑涂層。
類似地，從日本未審查專利公開出版號平成9-282642(專利參考文獻2)和平成10-143838(專利參考文獻3)中已知具有高CSS耐久性的磁性記錄介質(zhì)。
近來，基于加載—卸載(load-unload)(LUL)系統(tǒng)的磁盤設(shè)備已被引入作為CSS系統(tǒng)的替代物。在LUL系統(tǒng)中，當(dāng)磁頭停止時，其被移至位于磁盤之外的傾斜基面(稱作“斜面”)。當(dāng)被激活時，磁盤旋轉(zhuǎn)，之后磁頭從斜面滑過磁盤，進行記錄和復(fù)制。這一系列的操作被稱為LUL操作。由于LUL系統(tǒng)能比CSS系統(tǒng)在磁盤表面上得到更寬的記錄和復(fù)制區(qū)，因此LUL系統(tǒng)有希望獲得高信息容量。另外，由于磁盤表面不象在CSS系統(tǒng)中那樣要求采用不平坦的形貌，因此磁盤表面可做得非常光滑。這樣允許磁頭的上升高度顯著下降，使得記錄信號有可能達到高的S/N比。
隨著LUL系統(tǒng)的引入，由于磁頭上升高度以不連續(xù)方式陡降，對于磁盤甚至在10nm或更小的極低的上升高度下穩(wěn)定操作的要求已顯現(xiàn)出來。然而，當(dāng)磁頭快速移動、并同時以極低的高度在磁盤表面升起時，會存在“上升—膠粘(fly-sticking)”損傷和磁頭侵蝕損傷頻繁發(fā)生的問題。
“上升—膠粘”損傷是指磁頭在上升過程中的位置和上升高度的調(diào)節(jié)形式的損傷。它伴隨著不規(guī)則的復(fù)制輸出。在有些情況下，在上升過程中磁盤接觸磁頭，導(dǎo)致磁頭破碎并破壞磁盤。
“侵蝕”損傷是指磁頭元件的侵蝕形式的損傷，其在記錄和復(fù)制過程中會產(chǎn)生問題，且在有些情況下，使得記錄和復(fù)制不能進行。該被侵蝕的元件有時膨脹，在上升過程中破壞著磁盤表面。
近來，磁盤的旋轉(zhuǎn)速度已增加，以改善磁盤設(shè)備的響應(yīng)時間。適用于移動裝置的小直徑的2.5英寸磁盤設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速度以前為4200rpm，但是近來已增至5400rpm以上，以提高響應(yīng)特性。
當(dāng)磁盤以這樣的高速旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生了一種現(xiàn)象，即伴隨著運動產(chǎn)生的離心力使?jié)櫥瑢舆w移，造成磁盤表面的潤滑層厚度不均。
當(dāng)磁盤的外圓周部位上的潤滑層厚度增加時，在LUL操作過程中，當(dāng)磁頭從磁盤的外圓周部位進入時，趨于產(chǎn)生上升—膠粘損傷和磁頭破碎損傷。當(dāng)內(nèi)圓周部位上的潤滑層的厚度減小時，潤滑性的減弱趨于造成磁頭破碎。
對于迄今采用的在上面引用的專利參考文獻1、2和3中描述的潤滑技術(shù)，起初研究的重點在于改善CSS操作。當(dāng)它們在LUL系統(tǒng)磁盤中使用時，上述損傷的發(fā)生率高，并已經(jīng)難以滿足近來對于磁盤可靠性的要求。因此，它們已經(jīng)成為防礙高容量、高S/N比、快速響應(yīng)LUL系統(tǒng)磁盤發(fā)展的因素。
基于這些問題，本發(fā)明的目的是提供一種磁盤，尤其是加載—卸載磁盤，其具有高度粘著的潤滑層，該高度粘著的潤滑層甚至能夠在5400rpm及更高的高旋轉(zhuǎn)速度下防止遷移，并甚至能在例如10nm或更小的極低上升高度下防止上升—膠粘和侵蝕損傷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)用下面陳述的發(fā)明來解決上述問題；基于此產(chǎn)生了本發(fā)明。
本發(fā)明涉及(1)一種制造磁盤的方法，該磁盤在基底上包括有磁性層、保護層和潤滑層，其中將潤滑劑α進行分子量分級，以制備重均分子量(Mw)為3000～7000、且分子量離差小于或等于1.2的潤滑劑a，潤滑劑α含有由化學(xué)式HO-CH2-CH(OH)-CH2-O-CH2-CF2(-O-C2F4)p-(O-CF2)q-O-CF2-CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-OH[化學(xué)式1]表示的化合物，其中的p和q為自然數(shù)，和由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式2]表示的化合物，其中的m和n為自然數(shù)；將潤滑劑β進行分子量分級，以制備重均分子量(Mw)為2000～5000、且分子量離差小于或等于1.2的潤滑劑b，潤滑劑β含有由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式3]表示的化合物，其中的m和n為自然數(shù)；制備含有潤滑劑a和b的混合物的潤滑劑c；并在基底上的保護層之上形成潤滑劑c的膜，以形成潤滑層。
(2)上面(1)的制造磁盤的方法，其中分子量分級是用超臨界抽提法進行的。
(3)上面(1)或(2)的制造磁盤的方法，其中如下制備潤滑劑c將潤滑劑a分散于氟基溶劑中得到組合物A，將潤滑劑b分散于氟基溶劑中得到組合物B，將組合物A和B混合，并從該混合的組合物中抽提潤滑劑c。
(4)上面(1)～(3)中任何一項的制造磁盤的方法，其中在形成了潤滑層之后，將所得的磁盤暴露在50～150℃的氣氛中，以使?jié)櫥瑒ヽ粘附在保護層上。
(5)上面(1)～(4)中任何一項的制造磁盤的方法，其中用等離子體CVD法形成保護層。
(6)上面(1)～(5)中任何一項的制造磁盤的方法，其應(yīng)用于加載—卸載系統(tǒng)磁盤設(shè)備。
(7)上面(1)～(6)中任何一項的制造磁盤的方法，其特征還在于選用Solvay Solexis制造的Fomblin Ztetraol(產(chǎn)品名)作為潤滑劑α，并選用SolvaySolexis制造的Fomblin Zdol(產(chǎn)品名)作為潤滑劑β。
(8)一種磁盤，其包含在基底上的磁性層、保護層和潤滑層，其中在保護層上形成潤滑層，所述潤滑層由潤滑劑c組成，其含有潤滑劑a和潤滑劑b；其中潤滑劑a的重均分子量(Mw)為3000～7000、且分子量離差小于或等于12，其通過精煉潤滑劑α獲得，該潤滑劑α含有由化學(xué)式HO-CH2-CH(OH)-CH2-O-CH2-CF2(-O-C2F4)p-(O-CF2)q-O-CF2-CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-OH[化學(xué)式4]表示的化合物，其中p和q為自然數(shù)，和由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式5]表示的化合物，其中m和n為自然數(shù)；其中潤滑劑b的重均分子量(Mw)為2000～5000、且分子量離差小于或等于1.2，并含有潤滑劑β，該潤滑劑β含有由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式6]表示的化合物，其中m和n為自然數(shù)。
(9)一種磁盤，其包含在基底上的磁性層、保護層和潤滑層，其中在保護層上形成潤滑層，所述潤滑層含有由化學(xué)式HO-CH2-CH(OH)-CH2-O-CH2-CF2(-O-C2F4)p-(O-CF2)q-O-CF2-CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-OH[化學(xué)式7]表示的化合物，其中p和q為自然數(shù)，和由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式8]表示的化合物，其中m和n為自然數(shù)，并且該潤滑層含有可用飛行時間二次離子質(zhì)譜儀檢測的-COOH原子團。
(10)一種磁盤，其包含在基底上的磁性層、保護層和潤滑層，其中潤滑層含有由化學(xué)式HO-CH2-CH(OH)-CH2-O-CH2-CF2(-O-C2F4)p-(O-CF2)q-O-CF2-CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-OH[化學(xué)式9]表示的化合物，其中p和q為自然數(shù)，由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式10]表示的化合物，其中m和n為自然數(shù)，和分子結(jié)構(gòu)中含有可用飛行時間二次離子質(zhì)譜儀檢測的-COOH原子團的化合物。
(11)上面(8)～(10)中任何項的磁盤，其中保護層為碳基保護層。


圖1為本發(fā)明磁盤的典型實施方案的橫截面視圖。該圖中，10表示磁盤，1表示磁盤基底，2表示基層，3表示磁性層，4表示保護層，5表示潤滑層。
本發(fā)明人研究了上述的磁盤損傷—這些損傷近來已變得很突出—以達成上述目的，發(fā)現(xiàn)下列機制會產(chǎn)生下列結(jié)果。
他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁頭的低上升高度達到10nm或更低時，在上升過程中磁頭通過空氣分子反復(fù)造成磁盤表面的潤滑層經(jīng)受絕熱壓縮和絕熱膨脹，從而使?jié)櫥瑢于呌诜磸?fù)經(jīng)受加熱和冷卻。他們還發(fā)現(xiàn)，這樣趨于促使含潤滑劑的潤滑層分裂成低級分子。
當(dāng)潤滑劑分裂成低級分子時，其流動性增加，且對于保護層的粘著力下降。人們觀察到該高度流動的潤滑劑轉(zhuǎn)移并沉積在磁頭上，定位于附近，使上升位置不穩(wěn)定并造成上升—膠粘損傷。
特別地，在近來引入的具有NPAB(負壓)滑觸頭的磁頭中，潤滑劑易于被磁頭下方產(chǎn)生的強負壓吸去，這被認為加劇了轉(zhuǎn)移沉積現(xiàn)象。
該轉(zhuǎn)移的潤滑劑有時產(chǎn)生酸如氫氟酸，在某些情況下侵蝕磁頭元件。含有磁抗效果元件的磁頭尤其易于被侵蝕。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)LUL系統(tǒng)加劇了這些損傷。在LUL系統(tǒng)中，與CSS系統(tǒng)相反，磁頭不與磁盤表面滑動接觸。因此，已經(jīng)轉(zhuǎn)移并沉積在磁頭上的潤滑劑不會轉(zhuǎn)移到磁盤上。在傳統(tǒng)的CSS系統(tǒng)中，已經(jīng)轉(zhuǎn)移到磁頭上的潤滑劑易于通過與磁盤的CSS區(qū)滑動接觸而被清除，這解釋了為何這樣的損傷并不明顯。
基于這些研究成果，本發(fā)明人根據(jù)上述目的繼續(xù)他們的研究。作為基于對無數(shù)潤滑劑的嘗試與誤差法的持續(xù)研究結(jié)果，他們設(shè)計出了本發(fā)明。
Fomblin Ztetraol(產(chǎn)品名)，一種Solvay Solexis制造的醇改性全氟聚醚基潤滑劑，被認為含有具有多種端基結(jié)構(gòu)的醇改性全氟聚醚化合物如一醇化合物、二醇化合物、三醇化合物和四醇化合物。Solvay Solexis明確說明FomblinZtetraol含有由化學(xué)式HO-CH2-CH(OH)-CH2-O-CH2-CF2(-O-C2F4)p-(O-CF2)q-O-CF2-CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-OH[化學(xué)式11]表示的化合物[此后稱作全氟四醇(perfluorotetraol)化合物]，其中p和q為自然數(shù)，但是本發(fā)明人分析發(fā)現(xiàn)其至少還含有由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式12]表示的化合物[此后稱作全氟二醇(perfluorodiol)化合物]，其中的m和n為自然數(shù)。
即，當(dāng)用核磁共振(NMR)或飛行時間二次離子質(zhì)譜儀(TOF-SIMS)來分析上述的Fomblin Ztetraol時，發(fā)現(xiàn)上述全氟四醇為主要化合物，但是還發(fā)現(xiàn)上述的全氟二醇化合物以10～30摩爾百分數(shù)的含量作為另一種主要成分而存在。其它化合物也被認為是以接近于探測極限的量而作為雜質(zhì)存在。
Solvay Solexis制造的Fomblin Zdol(產(chǎn)品名)，也是Solvay Solexis制造的一種醇改性全氟聚醚基潤滑劑，也由Solvay Solexis明確說明含有上述全氟二醇化合物。本發(fā)明人分析發(fā)現(xiàn)，該全氟二醇為主要成分。其它化合物也被認為是以接近于檢測極限的量而作為雜質(zhì)存在。
在醇改性全氟聚醚基潤滑劑中，隨著醇改性程度的不同，即隨著鍵合到全氟聚醚主鏈端基上的羥基數(shù)目的不同，潤滑劑分子的潤滑性能和粘著強度也不同。
因此，隨著各種醇改性化合物如一醇化合物、二醇化合物、三醇化合物和四醇化合物的含量和生成的不同，潤滑劑的特性變化很大。
本發(fā)明中，通過將主要成分為上述全氟四醇化合物和全氟二醇化合物形式的潤滑劑α進行分子量分級，來使?jié)櫥瑒?稱作潤滑劑a)精制成具有特定的分子量分布。另外，通過將主要成分為上述全氟二醇化合物形式的潤滑劑β進行分子量分級來使?jié)櫥瑒?稱作潤滑劑b)精制成具有特定的分子量分布。將潤滑劑a和b混合來制備混合潤滑劑(稱作潤滑劑c)。然后將潤滑劑c膜涂覆在保護層上以解決上述問題。
潤滑劑α中全氟二醇化合物的含量理想地為10～30摩爾百分數(shù)。
盡管本發(fā)明中解決上述問題的機制未必清楚，但人們認為分級控制著潤滑劑α和β中含有的醇改性全氟聚醚化合物的狀態(tài)。
當(dāng)進行分級以使?jié)櫥瑒゛中分子量分布為3000～7000重均分子量(Mw)，并且使以重均分子量(Mw)/數(shù)均分子量(Mn)表示的分子量離差小于或等于1.2時，例如，上述全氟二醇化合物的含量比被認為是上升了。
當(dāng)進行分級以使?jié)櫥瑒゜中分子量分布為2000～5000重均分子量(Mw)，并且使以重均分子量(Mw)/數(shù)均分子量(Mn)表示的分子量離差小于或等于1.2時，例如上述全氟二醇化合物的含量比被認為是降低了。
人們認為將兩種分級過的潤滑劑混合(以得到潤滑劑c)以達到各種化合物的滿意狀態(tài)，即上述全氟四醇化合物和全氟二醇化合物的滿意狀態(tài)(混合產(chǎn)物的比例和狀態(tài))，就有希望解決上述問題。
本發(fā)明中理想的潤滑劑α的例子是Solvay Solexis制造的Fomblin Ztetraol(產(chǎn)品名)。理想的潤滑劑β的例子為Solvay Solexis制造的Fomblin Zdol(產(chǎn)品名)。在日本，上述兩種產(chǎn)品均由Solvay Solexis有限公司銷售。
本發(fā)明提供一種在基底上具有磁性層、保護層和潤滑層的磁盤。即提供一種磁盤，其中潤滑層，即在保護層上形成的含有上述全氟四醇化合物和全氟二醇化合物的潤滑劑膜，含有可由飛行時間二次離子質(zhì)譜儀(TOF-SIMS)檢測到的-COOH原子團。
當(dāng)本發(fā)明人更進一步推進他們的研究工作時，他們發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的效果取決于潤滑層中所含的-COOH原子團和/或-CF2COOH原子團之間的關(guān)系。即，當(dāng)用TOP-SIMS詳細檢查下面進一步給出的實施方案的磁盤潤滑層時，他們發(fā)現(xiàn)在潤滑層中存在-COOH原子團和-CF2COOH原子團。而形成潤滑層的潤滑劑中所含的全氟四醇化合物和全氟二醇化合物均不含-COOH原子團或-CF2COOH原子團。因此，人們發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的效果來自于將-COOH原子團和/或-CF2COOH原子團引入形成的潤滑層中。在本發(fā)明的實施方案中，發(fā)現(xiàn)用等離子體CVD法形成的碳基保護層和無定形碳保護層(例如氫化碳保護層)的使用改變了在其上形成的部分的潤滑層，產(chǎn)生了羧基。如下面進一步陳述的那樣，碳基保護層，尤其是無定形碳基保護層，被認為與醇改性全氟聚醚化合物的高親和性有關(guān)。
潤滑層中所含的-COOH原子團和-CF2COOH原子團均可用TOP-SIMS來檢測。由于在檢測-COOH原子團時能同時檢測-CF2COOH原子團，所以檢測到的-CF2COOH原子團的數(shù)目包含在檢測到的-COOH原子團的數(shù)目中。
本發(fā)明提供一種在基底上具有磁性層、保護層和潤滑層的磁盤，其中潤滑劑層含有上述全氟四醇化合物和全氟二醇化合物，以及在其分子結(jié)構(gòu)中含有可由TOF-SIMS檢測的-COOH原子團的化合物。
基于本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的信息，需要將-COOH原子團和/或-CF2COOH原子團引入到形成的潤滑層中以達到本發(fā)明的效果。將在其分子結(jié)構(gòu)中含有可由TOF-SIMS檢測的-COOH原子團的化合物引入潤滑層中也是可取的。在那樣的情況下，潤滑層含有上述全氟四醇化合物和全氟二醇化合物，以及在其分子結(jié)構(gòu)中含有-COOH原子團的化合物。在其分子結(jié)構(gòu)中含有可用TOF-SIMS檢測的-COOH原子團的化合物的例子為主鏈或支鏈末端已被改性成羧基的全氟聚醚基化合物。例如，這樣的潤滑層可通過在保護層上形成含有上述全氟四醇化合物、全氟二醇化合物和在其分子結(jié)構(gòu)中含有-COOH原子團的化合物的潤滑劑膜來獲得。
具體實施例方式
本發(fā)明中，當(dāng)制備潤滑劑c時，將潤滑劑a和潤滑劑b最好以1∶2至2∶1的重量混合比例混合在一起。當(dāng)混合比例落于該范圍內(nèi)時，潤滑劑c中含有的醇改性全氟聚醚化合物被認為是處在解決上述問題的特別理想的狀態(tài)。
本發(fā)明中，對于分子量分級的方法沒有特別的限制。例如，用凝膠滲透色譜法(GPC)和超臨界抽提法來進行分子量分級都是可能的。它們中，對潤滑劑α和β的分級使用超臨界抽提法是可取的。使用超臨界抽提法進行分級可使?jié)櫥瑒└叨染?。特別地，超臨界抽提法適合采用二氧化碳作為洗脫溶劑。色譜法分子量分級是優(yōu)選的。根據(jù)保留時間來進行分子量分級也是可能的。
當(dāng)二氧化碳的壓力被調(diào)整到80～350kgf/cm2、且溫度被調(diào)整到35～300℃時，達到了理想的二氧化碳超臨界狀態(tài)。當(dāng)調(diào)整到該范圍內(nèi)時，由分子量和端基結(jié)構(gòu)的些微差別使得溶解度有所不同的特點可用于通過端基的精確分離。
當(dāng)采用色譜法時，使處于超臨界狀態(tài)并含有潤滑劑的二氧化碳流動，并監(jiān)控從塔中洗脫出來的餾分中的潤滑劑。例如，可用傅里葉變換紅外分光光度測定法(FTIR)和紫外線吸收法來監(jiān)控。監(jiān)控時，根據(jù)保留時間的不同可得到各餾分以實現(xiàn)分級成良好的分子量分布。
當(dāng)制備潤滑劑c時，潤滑劑a和b可直接混合，或者為了達到均勻混合的狀態(tài)，可將兩者分別分散于氟基溶劑中來制備組合物。然后理想的是將該組合物混合并攪拌，將混合物用蒸發(fā)器來提取得到潤滑劑c。這種方式的提取會產(chǎn)生高度均勻混合狀態(tài)。
理想的是采用Dupont Mitsui Fluorochemicals制造的產(chǎn)品Vertrel XF作為氟基溶劑。
本發(fā)明中，在成膜之后可將磁盤暴露于50～150℃的氣氛中以將混合的潤滑劑c粘附于保護層。該溫度范圍低于潤滑劑a和b的分解溫度，因此可避免潤滑劑c分裂成低級分子。
本發(fā)明中，潤滑劑層的厚度可為5～15埃。低于5埃，潤滑層的潤滑性能下降。高于15埃，有時發(fā)生上升—膠粘損傷，且LUL耐久性有時下降。
本發(fā)明中，形成潤滑層之后，將磁盤暴露于上述溫度范圍內(nèi)的氣氛中進行熱處理具有促使?jié)櫥瑢又?COOH和/或-CF2COOH原子團生成的作用。如下面將進一步闡明的那樣，碳基保護層，尤其是無定形碳基保護層，對醇改性全氟聚醚化合物具有高度的親和性。因此，在碳基保護層上形成本發(fā)明的潤滑層并使其經(jīng)受這樣的熱處理，可允許在潤滑層中適當(dāng)?shù)厣?COOH和/或-CF2COOH原子團。
本發(fā)明中可采用碳基保護層作為保護層。無定形碳保護層是優(yōu)選的。這樣的保護層對醇改性全氟聚醚化合物具有高度的親和性，并產(chǎn)生合適的粘著強度。該粘著強度可通過使用氫化碳或氮化碳的碳保護層并調(diào)整氫和/或氮的含量來控制。
當(dāng)用氫前向散射法(HFS)測量氫含量(保護層中的氫含量)時，3～20at％的量是可取的。當(dāng)用X射線光電子能譜分析法(XPS)測量氮含量時，4～12at％的量是可取的。
當(dāng)在本發(fā)明中使用碳基保護層時，用等離子體CVD法形成的無定形碳基保護層是可取的。尤其可取的是CVD法形成的無定形氫化碳保護層。當(dāng)用等離子體CVD法形成碳基保護層時，能夠采用低不飽和度的氫碳化物，尤其是有10個或更少的碳原子的直鏈低不飽和度氫碳化物氣體，如乙炔。
下面通過實施方案來更具體地描述本發(fā)明。
(實施方案1)圖1表示了本發(fā)明的一種實施方式中的磁盤10。
在磁盤10中，在磁盤基底1上依次形成基層2、磁性層3、保護層4和潤滑層5。潤滑層5由本發(fā)明的潤滑劑(稱作潤滑劑c)形成。下面將進行更為具體的說明。
(潤滑劑的制備)下面說明潤滑劑的制備方法。
首先，選取Solvay Solexis制造的Fomblin Ztetraol(產(chǎn)品名)(以下稱作潤滑劑α)作為含有上述全氟四醇化合物和全氟二醇化合物的潤滑劑。在配有超臨界流體輸送設(shè)備、溫度調(diào)節(jié)設(shè)備、壓力調(diào)節(jié)設(shè)備、FTIR和紫外—可見光光譜檢測器的超臨界流體應(yīng)用設(shè)備上安裝壓力塔。在分子量分級中用二氧化碳作為流動相，以超臨界抽提為基礎(chǔ)就分子量對潤滑劑分級。該分級得到的潤滑劑被稱作潤滑劑a。
其次，選取Solvay Solexis制造的Fomblin Zdol(產(chǎn)品名)(以下稱作潤滑劑β)作為含有上述全氟二醇化合物的潤滑劑。類似地，用超臨界抽提法對潤滑劑進行分子量分級。分級得到的潤滑劑稱作潤滑劑b。下面詳細說明超臨界抽提法。
當(dāng)使用各種分子量的聚甲基丙烯酸甲酯作為參考物質(zhì)、用凝膠滲透色譜法(GPC)測量已得到的潤滑劑a和b的分子量分布時，發(fā)現(xiàn)潤滑劑a的分子量分布為重均分子量(Mw)為3000～7000，且分子量離差為1.05～1.2。發(fā)現(xiàn)潤滑劑b的分子量分布為重均分子量(Mw)為2000～5000，且分子量離差為1.05～1.2。分子量離差為重均分子量(Mw)/數(shù)均分子量(Mn)的比例。
將已用這種方式分級了的潤滑劑a分散于Vertrel XF(產(chǎn)品名)中，該VertrelXF為一種Dupont Mitsui Fluorochemicals制造的氟基溶劑，以制備組合物(稱作組合物A)。
類似地，將已用這種方式分級了的潤滑劑b單獨分散于Dupont MitsuiFluorochemicals制造的Vertrel XF(產(chǎn)品名)中以制備組合物(稱作組合物B)。
將組合物A和B混合并均勻攪拌以制備混合組合物。混合以這樣的方式進行，即潤滑劑a和b的重量混合比例為1∶1。
用蒸發(fā)器從該混合組合物中除去Dupont Mitsui Fluorochemicals制造的Vertrel XF(產(chǎn)品名)，并抽提潤滑劑(下面稱作潤滑劑c)。
在潔凈的房間里制備上述潤滑劑以保持潤滑劑c的高純度。采用的潔凈房間氣氛的潔凈等級超過了日本工業(yè)標準(JIS)B9920或ISO(14644-1)規(guī)定的潔凈等級6，或超過了潔凈等級100(聯(lián)邦標準FED-STD-209D)。
(磁盤的制造)購得氧化鋁硅酸鹽玻璃制成的2.5英寸的化學(xué)增強玻璃盤(外徑65mm，內(nèi)徑20mm，盤厚0.635mm)用作盤基底1。
在該盤基底上依次用DC磁控濺射法形成基層2和磁性層3。
通過在由AlRu合金薄膜組成的第一基層上形成由CrW合金薄膜組成的第二基層來制備基層2。磁性層3為CoCrPtB合金薄膜。
接著，用等離子體CVD法形成由無定形類金剛石碳組成的保護層4(厚度為60埃)。成膜時，使用低直鏈氫碳化物氣體。
當(dāng)用HFS分析保護層4時，發(fā)現(xiàn)其含有15at％的氫。
接著，用浸漬法涂覆先前制備的潤滑劑c，形成潤滑層5。
成膜后，將磁盤10在爐中加熱到100℃，以使?jié)櫥瑒ヽ粘附在保護層4上。加熱進行1小時。FTIR檢測表明潤滑層5厚度為10埃。
(磁盤評估)進行LUL耐久性試驗，以確定得到的磁盤10的LUL(加載—卸載)耐久性。
購得LUL系統(tǒng)硬盤驅(qū)動器(HDD)(在5400rpm下旋轉(zhuǎn))，裝載磁盤10，磁頭上升高度為10nm。磁頭具有NPAB滑頭，滑頭上裝有磁阻元件(GMB元件)形式的復(fù)制元件。該屏蔽元件由FeNi基坡莫合金制成。用該LUL系統(tǒng)HDD重復(fù)進行LUL操作，并記錄磁盤10在失效前所經(jīng)受的LUL操作數(shù)。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)本實施方案的磁盤10經(jīng)受了800000次LUL操作而未失效。據(jù)說在正常的HDD使用環(huán)境下，要使用約10年才會超過400000次LUL操作。因此，本發(fā)明的磁盤10高度可靠。
任何做試驗的HDD都未發(fā)生上升—膠粘損傷。
用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡對進行了LUL耐久性試驗后的磁頭表面進行仔細檢查。然而，未發(fā)現(xiàn)擦傷或侵蝕。也未觀察到潤滑劑向磁頭的任何轉(zhuǎn)移。
(實施方案2和3)在實施方案2中，改變組合物A和B的混合比例，以使?jié)櫥瑒゛與潤滑劑b的重量比為1∶2。
在實施方案3中，改變組合物A和B的混合比例，使?jié)櫥瑒゛和b的混合重量比為2∶1。除了這些不同之處之外，這兩種實施方案中的其它方面均與當(dāng)以與實施方案1中相同的方式進行LUL耐久性試驗時，實施方案2和3均得到了與實施方案1中相同的好結(jié)果。
用TOF-SIMS對實施方案1～3中每一種的磁盤的潤滑層進行詳細分析，表明所有這些實施方案的磁盤的潤滑層中均含有-COOH原子團和-CF2COOH原子團。這些原子團在上述全氟四醇化合物或上述全氟二醇化合物中均不存在；它們在潤滑劑α、潤滑劑β、潤滑劑a、潤滑劑b或潤滑劑c中也不存在。因此，它們被認為是在潤滑劑c在保護層上成膜之后，在潤滑層中產(chǎn)生的原子團。
另外，對潤滑層的FTIR分析表明存在紅外吸收光譜中1730±10cm-1的吸收波段。
用與實施方案1中同樣的方法在濺射法形成的氫化碳保護層上形成潤滑層5來制備磁盤，但是在形成潤滑層5之后不進行熱處理。用TOF-SIMS法對潤滑層的分析表明-COOH原子團和-CF2COOH原子團的量接近于TOF-SIMS法檢測的極限。當(dāng)將該磁盤進行LUL耐久性試驗時，LUL操作數(shù)超過了400000，且未發(fā)現(xiàn)上升—粘附損傷。然而，發(fā)現(xiàn)了某些潤滑劑向磁頭轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。因此，在潤滑層中產(chǎn)生-COOH原子團和/或-CF2COOH原子團的實施方案1的磁盤被確定為更加可靠。
(比較實施例1和2)在比較實施例1中，潤滑劑α沒有分級就被施加到保護層4上。在比較實施例2中，潤滑劑β沒有分級就被施加到保護層4上。
當(dāng)用與實施方案1中相同的方式進行LUL耐久性試驗時，比較實施例1在400000次的LUL操作下失效。另外，在50％的接受試驗的HDD上產(chǎn)生了上升—膠粘損傷。比較實施例2在200000次的LUL操作下失效。另外，在90％的接受試驗的HDD上產(chǎn)生了上升—膠粘損傷。
當(dāng)在試驗后將比較實施例1和2的HDD的磁頭移開并進行檢測時，發(fā)現(xiàn)潤滑劑轉(zhuǎn)移到了磁頭的ABS表面和NPAB凹部。
(比較實施例3)在比較實施例3中，將潤滑劑α和β按1∶1的重量比混合，以制備涂覆于保護層上的潤滑劑。
當(dāng)用與實施方案1中相同的方式進行LUL耐久性試驗時，比較實施例3在400000次的LUL操作下失效。另外，在70％的試驗中使用的HDD上產(chǎn)生了上升-膠粘損傷。當(dāng)在試驗后將HDD的磁頭移開并進行檢測時，發(fā)現(xiàn)潤滑劑轉(zhuǎn)移到了磁頭的ABS表面和NPAB凹部。
當(dāng)用TOF-SIMS詳細分析比較實施例2的磁盤的潤滑層時，在潤滑層中完全沒有檢測到-COOH原子團或-CF2COOH原子團。因此，在潤滑層中產(chǎn)生-COOH和/或-CF2COOH原子團的實施方案的磁盤被確定為更加可靠。
本發(fā)明中，將潤滑劑α(例如Solvay Solexis制造的名為Fomblin Ztetraol的產(chǎn)品)進行分子量分級，以得到重均分子量(Mw)為3000～7000且分子量離差小于或等于1.2的潤滑劑a；將潤滑劑β(例如Solvay Solexis制造的名為Fomblin Zdol的產(chǎn)品)進行分子量分級，以得到重均分子量(Mw)為2000～5000且分子量離差小于或等于1.2的潤滑劑b；將潤滑劑a和b混合，得到用于形成潤滑層的潤滑劑c。因此，本發(fā)明提供了一種防止上升-膠粘損傷和侵蝕損傷產(chǎn)生的磁盤，其尤其適于在LUL系統(tǒng)磁盤設(shè)備中使用。
另外，將可用TOF-SIMS檢測的-COOH原子團引入潤滑層中，得到尤其適于LUL耐久性的極其可靠的磁盤。
權(quán)利要求
1.一種制造磁盤的方法，該磁盤在基底上包括有磁性層、保護層和潤滑層，其中將潤滑劑α進行分子量分級，以制備重均分子量(Mw)為3000～7000、且分子量離差小于或等于1.2的潤滑劑a，該潤滑劑α含有由化學(xué)式HO-CH2-CH(OH)-CH2-O-CH2-CF2(-O-C2F4)p-(O-CF2)q-O-CF2-CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-OH[化學(xué)式1]表示的化合物，其中的p和q為自然數(shù)，和由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式2]表示的化合物，其中的m和n為自然數(shù)；將潤滑劑β進行分子量分級，以制備重均分子量(Mw)為2000～5000、且分子量離差小于或等于1.2的潤滑劑b，該潤滑劑β含有由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH化學(xué)式3]表示的化合物，其中的m和n為自然數(shù)；制備含有潤滑劑a和b的混合物的潤滑劑c；并在基底上的保護層之上形成潤滑劑c的膜，以形成潤滑層。
2.權(quán)利要求1的制造磁盤的方法，其中分子量分級是用超臨界抽提法進行的。
3.權(quán)利要求1或2的制造磁盤的方法，其中如下制備潤滑劑c將潤滑劑a分散于氟基溶劑中得到組合物A，將潤滑劑b分散于氟基溶劑中得到組合物B，將組合物A和B混合，并從該混合的組合物中抽提潤滑劑c。
4.權(quán)利要求1～3中任何一項的制造磁盤的方法，其中在形成了潤滑層之后，將所得的磁盤暴露在50～150℃的氣氛中，以使?jié)櫥瑒ヽ粘附在保護層上。
5.權(quán)利要求1～4中任何一項的制造磁盤的方法，其中用等離子體CVD法形成保護層。
6.權(quán)利要求1～5中任何一項的制造磁盤的方法，其應(yīng)用于加載—卸載系統(tǒng)磁盤設(shè)備。
7.權(quán)利要求1～6中任何一項的制造磁盤的方法，其中選用Solvay Solexis制造的Fomblin Ztetraol(產(chǎn)品名)作為潤滑劑α，并選用Solvay Solexis制造的Fomblin Zdol(產(chǎn)品名)作為潤滑劑β。
8.一種磁盤，其包含在基底上的磁性層、保護層和潤滑層，其中在保護層上形成潤滑層，所述潤滑層由潤滑劑c組成，其含有潤滑劑a和潤滑劑b；其中潤滑劑a的重均分子量(Mw)為3000～7000、且分子量離差小于或等于1.2，其通過精煉潤滑劑α獲得，該潤滑劑α含有由化學(xué)式HO-CH2-CH(OH)-CH2-O-CH2-CF2(-O-C2F4)p-(O-CF2)q-O-CF2-CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-OH[化學(xué)式4]表示的化合物，其中p和q為自然數(shù)，和由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式5]表示的化合物，其中m和n為自然數(shù)；其中潤滑劑b的重均分子量(Mw)為2000～5000、且分子量離差小于或等于1.2，并含有潤滑劑β，該潤滑劑β含有由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式6]表示的化合物，其中m和n為自然數(shù)。
9.一種磁盤，其包含在基底上的磁性層、保護層和潤滑層，其中在保護層上形成潤滑層，所述潤滑層含有由化學(xué)式HO-CH2-CH(OH)-CH2-O-CH2-CF2(-O-C2F4)p-(O-CF2)q-O-CF2-CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-OH[化學(xué)式7]表示的化合物，其中p和q為自然數(shù)，和由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式8]表示的化合物，其中m和n為自然數(shù)，并且該潤滑層含有可用飛行時間二次離子質(zhì)譜儀檢測的-COOH原子團。
10.一種磁盤，其包含在基底上的磁性層、保護層和潤滑層，其中潤滑層含有由化學(xué)式HO-CH2-CH(OH)-CH2-O-CH2-CF2(O-C2F4)p-(O-CF2)q-O-CF2-CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-OH[化學(xué)式9]表示的化合物，其中p和q為自然數(shù)，由化學(xué)式HO-CH2-CF2(-O-C2F4)m-(O-CF2)n-O-CF2-CH2-OH[化學(xué)式10]表示的化合物，其中m和n為自然數(shù)，和分子結(jié)構(gòu)中含有可用飛行時間二次離子質(zhì)譜儀檢測的-COOH原子團的化合物。
11.權(quán)利要求8～10中任何一項的磁盤，其中保護層為碳基保護層。
全文摘要
公開了一種制造磁盤的方法，該磁盤在其基底上具有磁性層、保護層和潤滑層。該方法中，將潤滑劑α進行分子量分級，以制備重均分子量(Mw)為3000～7000、且分子量離差小于或等于1.2的潤滑劑a，該潤滑劑α含有由化學(xué)式HO－CH
文檔編號G11B5/84GK1571017SQ20041003265
公開日2005年1月26日 申請日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者下川貢一, 石山雅史 申請人:Hoya株式會社, Hoya(新加坡)磁學(xué)有限公司