一種機械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠及其生產方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種機械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠及其生產方法，所生產的板錠能夠符高容量基板的要求。該板錠合金組份及質量百分比含量如下：Mg≤18.6wt％；Si≤0.005wt％；Fe≤0.005wt％；Cu：0.005-0.01wt％；Mn≤0.0015wt％；Cr≤0.009wt％；Zn：0.008-0.016wt％；Ti≤0.005wt％；Na≤0.001wt％；其余雜質含量總和≤0.01wt％，余量為鋁。該方法的步驟包括：熔煉；精煉提純；鑄造；板錠的后處理。本發(fā)明專利技術采用半連續(xù)鑄造法生產機械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠，具有工藝穩(wěn)定可靠、操作性強、提純純度高等特點，穩(wěn)定的工藝對后續(xù)產品的影響因素及參數實現可調、可控，能夠規(guī)模化生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及磁存儲元件的材料及其生產方法，特別是一種機械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠及其生產方法。
技術介紹
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現，硬盤盤片是以堅固耐用的材料為基盤，大約共計80nm厚的磁性涂層材料附著于基片上，實現數據的存儲。硬盤基片材料是硬盤驅動器的核心部件之一，其生產加工涉及初加工、精加工及涂層制備三個主要工藝，對于基片毛坯的生產主要是通過熔煉→鑄造→熱軋→冷軋→沖壓→退火，最終得到符合要求的鋁基片，一般為鋁鎂合金組成。目前機械式硬盤用鋁基片的生產技術主要在日本，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％(wt％質量分數，下同)的磁盤基板用鋁合金板。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，7μm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專利技術，含有Mg為1-8，作為雜質元素含有的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專利技術，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，Fe和Si的含量分別限制在0.05質量％以下。在以上日本公開的具有代表性的專利技術中還未涉及相關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。對于機械式硬盤用鋁鎂合金基片的生產技術，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質量寫的Cr；還含有規(guī)定量的Cu、Zn的至少1種。將經過了沖裁加工的板材在300℃及(14.7[Mg]+204)℃中的高的溫度以上([Mg]鋁合金中的Mg含量(質量％))加壓退火后，以規(guī)定速度以上冷卻來進行平整化，表面上的Al-Fe系金屬間化合物的最大長度為7μm以下、Mg-S?i系金屬間化合物的最大長度為4μm以下，A13Mg2相的面積率為1％以下。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質量％以上6質量％以下，余量由Al和不可避免的雜質構成，在500℃加熱10秒之前和之后的平坦度的變化量為5μm以下，并且在500℃加熱10秒之前和之后的平均晶粒直徑的變化量為10μm以下。該方法對于由前述的組成構成的磁盤用鋁合金基板進行的堆疊退火以如下條件進行：以2℃/分以下的升溫速度升溫至350℃以上，在350℃以上保持2小時以上，接著以2℃/分以下的降溫速度進行冷卻。基于全球對硬盤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也在不斷地更新和發(fā)展，目前硬盤的容量已經達到4TB以上，較最早廣泛使用的1GB硬盤，其容量已經提高了幾千倍，而今人們對硬盤容量的提升還在進一步提高，對基片的要求越來越高，其技術水平也在不斷地更新和發(fā)展，因此，為了能夠適應人們對高穩(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今需要解決的關鍵技術問題之一。
技術實現思路
本專利技術提供了一種機械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠及其生產方法，所生產的板錠能夠符高容量基板的要求。一種機械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠，該板錠合金組份及質量百分比含量如下：Mg≤18.6wt％；Si≤0.005wt％；Fe≤0.005wt％；Cu：0.005-0.01wt％；Mn≤0.0015wt％；Cr≤0.009wt％；Zn：0.008-0.016wt％；Ti≤0.005wt％；Na≤0.001wt％；其余雜質含量總和≤0.01wt％，余量為鋁。所述一種機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10μm；Al-Fe系金屬間化合物最大長度不超過6μm；Mg-Si系金屬間化合物最大尺寸不超過3μm；含氣量不高于0.1mL/100gAl；板錠晶粒尺寸不超過200微米；腐蝕點數不高于3個/mm2。一種機械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠的生產方法，該方法包括以下步驟：a.熔煉高純鋁鎂合金采用高純石墨坩堝作為熔池，首先對高純石墨坩堝進行預處理，清理表面并涂覆保護材料，在溫度為90-150℃的區(qū)間內烘干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，采用質量分數大于60％的乙醇溶液，將上述合金表面的缺陷及雜質物去除，所述每種原料的成分如下：高純Al錠：Al含量99.99678wt％；Mg6.4ppm；Zn1.2ppm；Na≤0.8ppm；Fe4.8ppm；Si4.1ppm；Cu3.1ppm；Cr0.2ppm；Ti0.8ppm；高純鋁鎂合金：Al含量0.0004ppm；Mg99.9800wt％；Zn32ppm；Fe21ppm；Si27ppm；Mn15ppm；Zn錠：Al含量0.5ppm；Mg0.6ppm；Zn99.80000wt％；Fe1.0ppm；Cu0.3ppm；Cr0.6ppm；Cu錠：Fe10.0ppm；Cu99.99000wt％；Mn0.5ppm；Al/Cr合金：Al含量95.500wt％；Fe≤0.0002ppm；Si0.0001ppm；Mn4.500ppm；b.高純鋁鎂合金的精煉提純采用中頻真空感應加熱爐進行進行加熱，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℃/min的加熱速率加熱至780-810℃，溫度到達后開啟電磁攪拌，攪拌速度為100-120轉/min，抽真空到0.1Pa，保持20-30分鐘后，關閉真空系統(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分鐘本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠，其特征是該板錠合金組份及質量百分比含量如下：Mg≤18.6wt％；Si≤0.005wt％；Fe≤0.005wt％；Cu：0.005?0.01wt％；Mn≤0.0015wt％；Cr≤0.009wt％；Zn：0.008?0.016wt％；Ti≤0.005wt％；Na≤0.001wt％；其余雜質含量總和≤0.01wt％，余量為鋁；所述一種機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10μm；Al?Fe系金屬間化合物最大長度不超過6μm；Mg?Si系金屬間化合物最大尺寸不超過3μm；含氣量不高于0.1mL/100gAl；板錠晶粒尺寸不超過200微米；腐蝕點數不高于3個/mm2。

【技術特征摘要】
1.一種機械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠，其特征是該板錠合金組份及質量百
分比含量如下：
Mg≤18.6wt％；Si≤0.005wt％；Fe≤0.005wt％；Cu：0.005-0.01wt％；Mn
≤0.0015wt％；Cr≤0.009wt％；Zn：0.008-0.016wt％；Ti≤0.005wt％；Na≤
0.001wt％；其余雜質含量總和≤0.01wt％，余量為鋁；
所述一種機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
10μm；Al-Fe系金屬間化合物最大長度不超過6μm；Mg-Si系金屬間化合物最大尺
寸不超過3μm；含氣量不高于0.1mL/100gAl；板錠晶粒尺寸不超過200微米；腐
蝕點數不高于3個/mm2。
2.一種機械式硬盤用高純鋁鎂合金板錠的生產方法，其特征是該方法包括以
下步驟：
a.熔煉高純鋁鎂合金
采用高純石墨坩堝作為熔池，首先對高純石墨坩堝進行預處理，清理表面
并涂覆保護材料，在溫度為90-150℃的區(qū)間內烘干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，采用質量分數大于60％的乙
醇溶液，將上述合金表面的缺陷及雜質物去除，所述每種原料的成分如下：
高純Al錠：Al含量99.99678wt％；Mg6.4ppm；Zn1.2ppm；Na≤0.8ppm；
Fe4.8ppm；Si4.1ppm；Cu3.1ppm；Cr0.2ppm；Ti0.8ppm；
高純鋁鎂合金：Al含量0.0004ppm；Mg99.9800wt％；Zn32ppm；Fe21ppm；
Si27ppm；Mn15ppm；
Zn錠：Al含量0.5ppm；Mg0.6ppm；Zn99.80000wt％；Fe1.0ppm；Cu0.3
ppm；Cr0.6ppm；
Cu錠：Fe10.0ppm；Cu99.99000wt％；Mn0.5ppm；
Al/Cr合金：Al含量95.500wt％；Fe≤0.0002ppm；Si0.0001ppm；Mn4.500
ppm；
b.高純鋁鎂合金的精煉提純
采用中頻真空感應加熱爐進行進行加熱，加熱爐的功率為70Kw-90Kw；開

\t啟真空系統(tǒng)，持續(xù)抽真空的同時以5-15℃/min的加熱速率加熱至780-810℃，溫
度到達后開啟...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：郭菁，王洪斌，滕瑩雪，李英虹，李娜，吳文玉，高鶴，
申請(專利權)人：遼寧科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧;21