JP4646548B2 - Ａｌ２Ｏ３系セラミックスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、イオンミリング法（ＲＩＥ法）などのイオン照射によって表面加工するのに適したＡｌ_２Ｏ_３系セラミックスに関するもので、磁気ヘッド用基板や、治具、測定用具などに用いられるＡｌ_２Ｏ_３系セラミックスの製造方法に関するものである。

近年、ハードディスクドライブ等に用いられる磁気記録媒体は急速に高密度化が要求されるようになってきている。この高密度化に対応できるように、記録再生用の磁気ヘッドは、従来のフェライト等を使用した磁気ヘッドに代わり、磁気記録の高密度化に好適な磁性薄膜を使用した磁気ヘッドが注目されている。特に、磁気抵抗効果を用いたＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｒｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）ヘッドやＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ ＭＲ）ヘッド等の注目度が高くなっている。

このような記録再生用の磁気ヘッドは、メディア表面から浮上しており、その浮上量は２０ｎｍ程度と極めて小さい。そのため、特許文献１には、磁気ディスクの内周と外周の周速の違いで磁気ヘッドの浮上量の差が発生するため、その差を低減しようとして、浮上部に正圧部を設けるだけでなく、浮上面の一部に微小な溝（凹部）を凹設することで、負圧部を形成し、磁気ディスクの内外周で浮上量を一定にしようとする磁気ヘッドが提案されている。

また、ハードディスク装置に装着した際、ヘッドとメディアの接触衝撃による粒子脱落のない磁気ヘッド材料が求められており、結晶間の結合力を高める、即ち焼結性を向上させることが必要とされている。

焼結性向上のためには焼成温度を上げる、或いは焼結助剤成分を添加するという方法があるが、焼成温度を上げると結晶粒子の成長が起こり微細結晶を得難い。

焼結助剤添加はイオンミリングや反応性イオンエッチング法による加工時に、加工レートの違いにより加工後の表面部位が劣化するといった問題が起こり十分な解決には至っていない。

また、ハードディスク装置の記録密度の高密度化要求に伴い、磁気記録の読み取り、書き込み素子であるトランスデューサーの形状の微細化により、記録再生時の発熱が大きくなるに従い、トランスデューサーから磁気ヘッドスライダの熱伝導による温度上昇の抑制の要求が高くなり、高熱伝導性を有する薄膜磁気ヘッドが必要となってきている。

このような磁気ヘッドを作成するには、先ず、基板からスライシング加工などを行い、切り出された磁気ヘッドスライダの浮上面に対して研磨処理を施した後、この浮上面に負圧部用の溝を凹設する。この負圧部用の溝は、その深さが数ミクロン程度と非常に浅く、かつ高い加工精度が要求されるため、その加工には通常Ａｒ、ＣＦ_４、ＣＣｌ_４、ＢＣｌ_３などのイオンビームによるイオンミリング法、反応性イオンエッチング法等のイオン照射を利用した方法が用いられている。

従来からこのような加工方法が用いられるため、このような磁気ヘッドスライダ用の材料としては、耐摩チッピング性、および機械加工性に優れる等の特性が要求されている。

ここで、図１は磁気ヘッドにおけるＴＰＣスライダの一例を示す図で、１は基板を示し、２はスライダ浮上面を、３はレールを、４は溝を、５はステップ部を示している。

これらの要求に満足しえる材料の一つとして、Ａｌ_２Ｏ_３に対してＴｉＣを含有するＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ系セラミックスが多用されている。このＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ系セラミックスは、前記特性を満足させるため、ＭｇＯやＹ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３などの焼結助剤を添加し、完全に緻密セラミックスとすることにより鏡面加工性を向上させたり、セラミックスの結晶粒径を１．５〜３μｍ程度に粒成長させることにより、スライシング加工時の耐チッピング性や機械加工性を向上させていた（特許文献１参照）。

また、ＭｇＯやＮｉＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、或いはＺｒＯ_２といった快削性付与剤を０．５〜５重量部添加することにより、機械加工における耐チッピング性を向上させることが知られている（特許文献２参照）。

また、セラミックス中のＴｉＣの平均粒径が１．０〜２．５μｍであり、ＴｉＣのうち粒径が０．１μｍのものが１０重量％以下であることを特徴とし、スライシング加工等の耐チッピング性を向上させたものが知られている（特許文献３参照）。

前記手法によれば、いずれもスライシング加工といった機械加工における耐チッピング性は向上するが、現在の磁気ヘッドの浮上面となるＡＢＳレール加工が施されるイオンミリング或いは反応性イオンエッチング法のような加工においては、粒子径が大きいとＡｌ _２ Ｏ _３ とＴｉＣの段差が顕著にあらわれ、また快削性付与剤が、該加工によりＡｌ_２Ｏ_３やＴｉＣとのミリングレートの違いにより突起や穴の発生を伴い、満足できる面品位を得難いといった問題があった。

そのため、本願出願人はＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ系セラミックスにおいて、先にＡｌ_２Ｏ_３の平均結晶粒径がＴｉＣのそれより５〜５０％大きく、さらには結晶全体の平均結晶粒径が１μｍ以下、ＴｉＣの平均結晶粒径が０．９μｍ以下であり、結晶粒の粒界層の含有量が１．０重量％以下であるセラミックスを提案されている（特許文献４参照）。

これによればイオンミリング性、反応性イオンエッチング法による加工などによる加工面品位は向上している。
特開平２−１５３８６０号公報 特開昭５７−１３５７７３号公報 特開平９−３１５８４８号公報 特開平７−２４２４６３号公報

しかしながら、加工性の向上や粒子脱落防止ならびに熱伝導率向上のために、結晶粒径を大きくすることや、加工性の向上や粒子脱落防止のために焼結助剤を添加することで、イオンミリングや反応性イオンエッチング法による加工時に表面部位が劣化するといった問題があるが、イオンミリングや反応性イオンエッチング法による加工時に表面部位の品質を向上させるためにＡｌ_２Ｏ_３系セラミックスの純度を上げる方法や微細粒径を微細にすることにより、熱伝導率の悪化やスライシング加工時にチッピングが発生する問題があり、その問題は相反する課題となっていた。

通常、微細な結晶粒径を含まないＡｌ_２Ｏ_３系セラミックスを得る場合には、原材料の粒子径を選択することや、焼結時の温度を調整し粒成長させるなどして、ある程度の制御は行っているが、それでも完全に除去することは不可能であった。

従って本発明は、スライシング加工等の機械加工時の耐チッピング性がよく、イオンミリングや反応性イオンエッチング法による加工後の表面品位に優れるとともに、微細な結晶を有しながらも熱伝導率の低下が少なく、結晶粒子脱落のないヘッド部材に好適なＡｌ_２Ｏ_３系セラミックスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意検討の結果、Ａｌ _２ Ｏ _３ と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種とを含むＡｌ _２ Ｏ _３ 系セラミックスにおける結晶粒子径を制御し、微小なサイズの結晶粒子を含まないセラミックスが、セラミックス内部に介在する内部応力を緩和し、破壊に対する靭性を向上させることができ、スライシング加工時の耐チッピング性、磁気ヘッドの粒子脱落防止、イオンミリングや反応性イオンエッチング法による加工時における表面部位の品質を向上させ、微細な結晶を有しながらも熱伝導率の低下が少ないことを知見し、本発明に至った。すなわち、本発明のセラミックスの製造方法は、Ａｌ _２ Ｏ _３ 粉末と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種の粉末とを所定の比率で添加、混合した後、限外ろ過法を用いて作製したスラリーを乾燥させ成形し、焼成することによって、５０〜９５質量％のＡｌ _２ Ｏ _３ と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種を５〜５０質量％含有するＡｌ _２ Ｏ _３ 系セラミックスであって、該セラミックス中の平均結晶粒径が０．５〜１．２μｍで、かつ、最小結晶粒径が０．２μｍ以上であるＡｌ _２ Ｏ _３ 系セラミックスを用いて得ることを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、Ａｌ _２ Ｏ _３ 粉末と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種の粉末とを所定の比率で添加、混合した後、限外ろ過法を用いて作製したスラリーを乾燥させ成形し、焼成することによって、５０〜９５質量％のＡｌ _２ Ｏ _３ と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種を５〜５０質量％含有するＡｌ _２ Ｏ _３ 系セラミックスであって、該セラミックス中の平均結晶粒径が０．５〜１．２μｍで、かつ、最小結晶粒径が０．２μｍ以上であるＡｌ _２ Ｏ _３ 系セラミックスを得ることにより、焼結前の原料スラリーの段階で限外ろ過を使用して、完全に微粒子を除去してしまうため、原材料の選択や焼結温度を調整する必要がなくなり、容易に微粒結晶を含まないセラミックスを得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は磁気ヘッドにおけるＴＰＣスライダの一例を示す図で、１は基板を示し、２はスライダ浮上面を、３はレールを、４は溝を、５はステップ部を示している。

本発明の製造方法により作製されるセラミックスは、５０〜９５質量％のＡｌ_２Ｏ_３と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種を５〜５０質量％含有するＡｌ_２Ｏ_３系セラミックスであって、Ａｌ_２Ｏ_３系セラミックス中の平均結晶粒径が０．５〜１．２μｍかつ結晶粒径が０．２μｍ以上であることにより、スライシング加工等の機械加工時の耐チッピング性がよく、イオンミリングや反応性イオンエッチング法による加工後の表面品位に優れるとともに、微細な結晶を有しながらも熱伝導率の低下が少なく、結晶粒子脱落のないヘッド部材に好適なセラミックス、これを用いた薄膜磁気ヘッド用基板、ならびにその製造方法を提供することができる。

各成分を前記範囲に限定したのは、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種が５質量％より少ないと耐チッピング性が低下しかつ体積固有抵抗値が絶縁体となるためであり、５０質量％を超えると、焼結性が低下することにより、チッピングが増加することと、イオンミリングや反応性イオンエッチング法による加工時のスピードが低下し不経済となり、さらにはメディアとの接点が多くなるために磁気ヘッドスライダとしての摺動特性が低下するためである。

含有量の測定としては、蛍光Ｘ線分析によりセラミックスに含まれる元素を特定し、Ｘ線回折により結晶相を同定して酸化アルミニウムと炭化チタンの結晶相が存在することを確認し、さらに蛍光Ｘ線分析により元素の定量分析を行い、アルミニウムとチタンをそれぞれ酸化物換算、炭化物換算する方法を用いた。

前記組成からなるセラミックスは、組成上はＡｌ_２Ｏ_３結晶粒と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種の結晶粒とにより構成されるが、焼結助剤成分が含まれると、イオンミリングや反応性イオンエッチング法による加工時において、加工レートの違いにより段差形状に突起や穴が形成され摺動特性が低下する恐れがある。そこで、本発明では焼結助剤を含んでも良いが含有量は０．０５〜０．５質量部と少ない方が好ましい。なお、前記焼結助剤成分が０．０５質量部未満では焼結性が悪く、また、０．５質量部を超えると焼結性は向上するが、イオンミリングや反応性イオンエッチング法による加工後の表面品位が低下し摺動特性が低下する。焼結助剤としてはＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５等を用いればよい。

また、セラミックスの結晶の平均結晶粒径を限定したのは、平均結晶粒径が０．５μｍより小さいとスライシング加工により加工負荷が大となり、焼結助剤成分の添加が極微量であるために耐チッピング性が低下し、逆に１．２μｍより大きいとスライシング加工性は向上し、耐チッピング性には優れるが、前述したようにイオンミリングや反応性イオンエッチング法による加工により、表面品位が低下し、薄膜磁気ヘッドの浮上特性に大きく影響を与え、更には薄膜磁気ヘッドの浮上量が安定せず、ヘッド特性が安定しなくなるためである。平均結晶粒径が０．５〜１．２μｍであれば好適な加工面品位が得られ、ヘッド特性を安定化させることができる。

また、セラミックスの結晶中に０．２μｍ以下の結晶粒径を含むと、スライシング加工性が悪くなり、チッピングが増大し、加工面が粗くなる。そのため、ヘッドが衝撃を受けた際に加工面が粗いために結晶粒子が脱落しやすくなる。

なお、平均結晶粒径の測定は金属顕微鏡で写真を撮影し、その写真からコード法を採用して測定を行った値である。

さらに、セラミックスの結晶中に０．２μｍ以下の結晶粒径を含むと、結晶粒界が増えることにより熱伝導率が下がる傾向にあり、トランスデューサーの形状の微細化で記録再生時の温度上昇の抑制に応えられなくなるといった問題がある。

微小粒径は、スライシング加工性や熱伝導率等の特性の面からは０．２μｍ以下を含まないのが好ましく、歩留りの面からは０．１μｍ以下を含まないのが望ましい。

さらに本発明によれば、前記セラミックスは限外ろ過法を用いて得ることにより、原材料の選択や焼結温度を調整する必要がなくなり、容易に微粒結晶を含まないセラミックスを得ることができる。

なお、最小結晶粒径が０．２μｍ以上である結晶粒径の測定は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により写真を撮影し、その結晶写真中で０．２μｍ以下の結晶が存在するかを確認したものである。

限外ろ過では、限外ろ過膜と呼ばれるスキン層とスポンジ層からなる非対象膜を使用することにより、高分子量物質は透過させずに、水、イオン分子、低分子量物質を透過させ、特に透水性にすぐれている。通常、分子量１，０００〜３００，０００程度の高分子量物質などを対象とした膜による分離を限外ろ過（ＵＦ：Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）と言うが、今回は、この限外ろ過膜を用いて、セラミックスラリー中に含まれる微粒子０．２μｍ以下のサイズのものを除去したものである。

これは、焼結前の原料スラリーの段階で限外ろ過を使用して、完全に微粒子を除去してしまうことによる。

本発明の製造方法により作製される前記セラミックスは、Ａｌ_２Ｏ_３粉末と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種の粉末とを、さらには所定の焼結助剤を前述したような所定の比率で添加した後、ボールミルなど任意の方法で混合し、その後、限外ろ過装置を用いて微粒の粉砕粒子領域をカットする、スラリーを乾燥させた後成形し、その成形体を１５００〜１７５０℃、Ａｌ_２Ｏ_３と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種の質量比が概ね７：３であり、ボールミル混合後の一次粒子の平均結晶粒径が１．０μｍの場合、望ましくは１７００〜１７３０℃の温度範囲でホットプレス法により焼成すればよい。また熱間静水圧焼成法（ＨＩＰ法）等によっても焼結できる。

前述したようにＡｌ_２Ｏ_３結晶粒と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種の結晶粒を制御するには、出発原料としていずれも粒径が小さく、望ましくはＡｌ_２Ｏ_３が平均粒子径０．３〜１．０μｍ、ＴｉＣおよびＴｉＮは０．３〜１．５μｍのものを用いる。また粒度ばらつきの小さい、形状の揃った原料を用い、粒成長を防ぐために焼成温度をできるだけ低く設定することが望ましい。

（実施例１）
平均粒径０．３μｍのＡｌ_２Ｏ_３原料（純度９９．９％以上）と、平均粒径１．０μｍのＴｉＣ原料（純度９９．５％以上）を使用し、これらをセラミックスの組成としてＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＣ、および焼結助剤がそれぞれ表１に示す割合となるように秤量し、溶媒にメタノールを使用して前記原料固形分に対して８０質量％添加し、振動ミルを用いて１２０時間粉砕混合した。得られた原料スラリーの平均粒子径は０．４μｍであった。

こうして得られたスラリーにメタノールを添加して４倍に希釈した後、図５に示すような限外ろ過装置を用いてろ過を行った。図中、限外ろ過を行うスラリー２０を、攪拌タンク２１で攪拌機２２を用いて攪拌し、送液ポンプ２３を用いて限外ろ過膜装置２４に送りろ過を行い、微粒子含有スラリー２５を除去した。結果、限外ろ過を行ったスラリーは微粒子を含むメタノールが除去されていくため、濃縮されることとなる。このようにして、限外ろ過装置を用いてセラミックスで０．２μｍ以下の結晶粒径を含まない条件にて希釈前の容積に戻るまで濃縮、つまり限外ろ過を行った。

Ａｌ_２Ｏ_３７０％、ＴｉＣ３０％の組成の場合の限外ろ過前後のスラリーの粒度分布測定結果を図６に示す。

限外ろ過を行った原料スラリーの粒径分布が、粗粒側へシフトしており、微粒がカットされているのがわかる。限外ろ過装置のろ過膜の目開きは、調合組成の比率やスラリーの性状によって変化するので種々条件を見ながら選択すれば良い。

次に前期微粒を含まない部分のスラリーを乾燥し成形用原料を得た。次いで所望の形状に成形し、１７００℃、２５０ｋｇ／ｃｍ_２の圧力で１時間ホットプレス焼成をおこなった。

得られたセラミックスに対してその表面を鏡面加工後、平均結晶粒径、０．２μｍ以下の結晶粒径の有無の確認、破壊靭性値としてＫ１ｃ、熱伝導率、内部応力の測定を行った。平均結晶粒径の測定は金属顕微鏡により２，０００倍の倍率で写真を撮影し、その写真からコード法を採用して測定を行った。

また、０．２μｍ以下の結晶粒径の有無の確認は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により２０，０００倍の写真を撮影し、その結晶写真中で０．２μｍ以下の結晶が存在するかを確認することで行った。０．２μｍ以下の結晶の占有率は、前記透過電子顕微鏡写真を画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ−ＦＳ）にて求めた。またＫ１ｃの測定は９８．０６５Ｎの荷重にてＩｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ Ｆｒａｃｔｕｒｅ法（ＩＦ法）により行った。熱伝導率については、レーザーフラッシュ法にて求めた。内部応力の測定については、図２（ａ）（ｂ）に示すブロック１１の変形量を下記の（１）〜（４）の手順で測定することにより評価した。

（１）磁気ヘッド用基板を１１ａで切断し、切断面を測定面１１ａとして鏡面加工する。

（２）測定面１１ａの平面度を表面粗さ計で、Ａ＝７２ｍｍの距離を測定する。

（３）磁気ヘッド用基板を、測定面１１ａと平行に１１ｂで切断して、平行面１１ｂを鏡面加工する。また、平行面１１ｂと測定面１１ａの距離Ｂは１３ｍｍとした。

（４）再度、測定面１１ａの平面度を表面粗さ計で７２ｍｍ測定する。

また、本評価方法は特開１９９９−９２２１３号公報に記載されている方法から応力計算を省略し変形量のみで検討したものである。すなわち、ブロック１１の切断前後における変形量が小さいほど磁気ヘッド用基板に残留する内部応力も小さいと判断できる。そして、変形量の測定はＴａｙｌｏｒ Ｈｏｂｓｏｎ製のＴａｌｙｓｕｒｆ ｓｅｒｉｅｓ２を使用した。

耐チッピング性については試料を３×４×３０ｍｍの矩形状に切断し、その表面が鏡面になるまで錫盤等を用いて研磨し、次いでダイヤモンドホイル（レジン＃３２５、φ１１０ｍｍ×１ｍｍｔ）を回転数５，５００ｒｐｍ、送り４０ｍｍ／ｍｉｎに設定し、これを用いて前記矩形体を切断し、その切断面よりチッピングの評価を得た。評価基準としてダイヤモンドホイルが通過した界面からチッピングにより除去された部分の長さを測定した。ダイヤモンドホイルが通過した界面の任意の５００μｍを選び、最大チッピング幅並びにそれ以下で最も大きなチッピング幅をもつ５点を選び、その５点の平均チッピング幅を評価基準としており、その平均チッピング幅が大きくなると耐チッピング性が劣ると判定した。評価基準は表１に示す通りである。

機械加工性については前記セラミックスをφ７６ｍｍ、厚みφ４ｍｍの円盤状に研磨し、次いでダイヤモンドホイル（レジン＃３２５、φ１１０ｍｍ×１ｍｍｔ）を回転数５，５００ｒｐｍ、送り１００ｍｍ／ｍｉｎに設定し、これを用いて前記円盤を切断したその切断に際してダイヤモンドホイルの主軸に接続された回転駆動用モータの負荷電流を測定し、定常切断時の平均電流値を求めた。この平均電流値が大きくなると切断抵抗が大きくなり、これに伴って機械加工性が低下することを示しており、その評価基準としては○印
、△印、×印の３段階に区分し、順次機械加工性が低下することを表す。同様にして、限外ろ過を行わなかった試料の結果についても表１中に７・８・９として示す。

表１からも明らかなように、試料Ｎｏ１はＫ１ｃが大きいが、平均結晶粒径が小さいため、機械加工性が低下している。また、内部応力が大きいため耐チッピング性も悪い。試料Ｎｏ５は、Ｋ１ｃが低く耐チッピング性が悪い。試料Ｎｏ２〜４は、限外ろ過により０．２μｍ以下の微粒子を含まないことから、熱伝導率が１８〜２３Ｗ／ｍ・ｋと比較用の試料Ｎｏ７〜９の１５〜１７Ｗ／ｍ・ｋに比較して向上していることがわかる。さらに内部応力についても、試料Ｎｏ２〜４は、０．７〜１．５ＭＰａと比較用の試料Ｎｏ７〜９の２．１〜２．８ＭＰａに比較して向上していることがわかる。耐チッピング性についても、試料Ｎｏ２の○に対し、比較用の試料Ｎｏ７の△、試料Ｎｏ３の◎に対し、比較用の試料Ｎｏ８の△、試料Ｎｏ４の△に対し、比較用の試料Ｎｏ９の×の評価と全ての試料において改善傾向にあることがわかる。

機械加工性についても、試料Ｎｏ２の○に対し、比較用の試料Ｎｏ７の△、試料Ｎｏ３の○に対し、比較用の試料Ｎｏ８の△、試料Ｎｏ４の◎に対し、比較用の試料Ｎｏ９の○の評価として全ての試料において同等以上か改善傾向にあることがわかる。耐チッピング性と機械加工性の差については、平均結晶粒径がほぼ同じであっても微小な粒子が含まれると加工の際に負荷がかかり、チッピングが発生し易くなっていると考えられる。本発明における試料Ｎｏ３の透過電子顕微鏡写真（倍率×２０，０００）を図３、比較例の試料Ｎｏ８の透過電子顕微鏡写真（倍率×２０，０００）を図４に示すが、これら結晶写真が示す通り、本願発明の図３では０．２μｍ以下の結晶粒径を含んでいない。これは内部応力にも関連があると思われ、微粒域をカットした試料Ｎｏ２〜４では総じて耐チッピング性および機械加工性に優れ内部応力の値も小さい。

（実施例２）
平均粒径０．３μｍのＡｌ_２Ｏ_３原料（純度９９．９％以上）と、平均粒径１．２μｍのＴｉＮ原料（純度９９．５％以上）とを使用し、これらをセラミックスの組成としてＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＮ、および焼結助剤がそれぞれ表２に示す割合となるように秤量し、溶媒にメタノールを使用して前記原料固形分に対して８０質量％添加し、振動ミルを用いて１２０時間粉砕混合した。得られた原料スラリーの平均粒子径は０．５μｍであった。

こうして得られたスラリーにメタノールを添加して４倍に希釈した後、限外ろ過装置を用いてセラミックスで０．２μｍ以下の結晶粒径を含まない条件にて希釈前の容積に戻るまで濃縮、つまり限外ろ過を行った。その後、前期微粒を含まない部分のスラリーを乾燥し成形用原料を得た。次いで所望の形状に成形し、１６５０℃、２５０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で１時間ホットプレス焼成をおこなった。

得られたセラミックスに対して実験例１の時と同様、平均結晶粒径、０．２μｍ以下の結晶粒径の有無の確認、破壊靭性値としてＫ１ｃの測定、熱伝導率の測定、内部応力の評価、耐チッピング性の評価、機械加工性の評価を行った。その結果を表２に示す。

表２からも明らかなように、試料Ｎｏ１０はＫ１ｃが大きいが、平均結晶粒径が小さいため、機械加工性が低下している。

また、内部応力が大きいため耐チッピング性も悪い。試料Ｎｏ１４は、Ｋ１ｃが低く耐チッピング性が悪い。試料Ｎｏ１１〜１３は、限外ろ過により０．２μｍ以下の微粒子を含まないことから、熱伝導率が２３〜２８Ｗ／ｍ・ｋと比較用の試料Ｎｏ１５〜１７の２０〜２２Ｗ／ｍ・ｋに比較して向上していることがわかる。

さらに内部応力についても、試料Ｎｏ１１〜１３は、１．６〜２．６ＭＰａと比較用の試料Ｎｏ１５〜１７の２．４〜３．６ＭＰａに比較して向上していることがわかる。

耐チッピング性についても、試料Ｎｏ１１の○に対し、比較用の試料Ｎｏ１５の△、試料Ｎｏ１２の◎に対し、比較用の試料Ｎｏ１６の△、試料Ｎｏ１３の△に対し、比較用の試料Ｎｏ１７の×の評価と全ての試料において改善傾向にあることがわかる。

機械加工性についても、試料Ｎｏ１１の○に対し、比較用の試料Ｎｏ１５の△、試料Ｎｏ１２の○に対し、比較用の試料Ｎｏ１６の△、試料Ｎｏ１３の◎に対し、比較用の試料Ｎｏ１７の○の評価と全ての試料において同等以上か改善傾向にあることがわかる。

耐チッピング性と機械加工性との差については、平均結晶粒径がほぼ同じであっても微小な粒子が含まれると加工の際に負荷がかかり、チッピングが発生し易くなっていると考えられる。これは内部応力にも関連があると思われ、微粒域をカットした試料Ｎｏ１１〜１３では掃総じて耐チッピング性および機械加工性に優れ内部応力の値も小さい。

（実施例３）
平均粒径０．３μｍのＡｌ_２Ｏ_３原料（純度９９．９％以上）と、平均粒径１．０μｍのＴｉＣ原料（純度９９．５％以上）、平均粒径１．２μｍのＴｉＮ原料（純度９９．５％以上）を使用し、これらをセラミックスの組成としてＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＮ、および焼結助剤がそれぞれ表３に示す割合となるように秤量し、溶媒にメタノールを使用して前記原料固形分に対して８０質量％添加し、振動ミルを用いて１２０時間粉砕混合した。得られた原料スラリーの平均粒子径は０．５μｍであった。

こうして得られたスラリーにメタノールを添加して４倍に希釈した後、限外ろ過装置を用いてセラミックスで０．２μｍ以下の結晶粒径を含まない条件にて希釈前の容積に戻るまで濃縮、つまり限外ろ過を行った。その後、前期微粒を含まない部分のスラリーを乾燥し成形用原料を得た。次いで所望の形状に成形し、１６７５℃、２５０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で１時間ホットプレス焼成をおこなった。

得られたセラミックスに対して実験例１の時と同様、平均結晶粒径、０．２μｍ以下の結晶粒径の有無の確認、破壊靭性値としてＫ１ｃの測定、熱伝導率の測定、内部応力の評価、耐チッピング性の評価、機械加工性の評価を行った。その結果を表３に示す。

表３からも明らかなように、試料Ｎｏ１８はＫ１ｃが大きいが、平均結晶粒径が小さいため、機械加工性が低下している。

また、内部応力が大きいため耐チッピング性も悪い。試料Ｎｏ２２は、Ｋ１ｃが低く耐チッピング性が悪い。試料Ｎｏ１９〜２１は、限外ろ過により０．２μｍ以下の微粒子を含まないことから、熱伝導率が２１〜２５Ｗ／ｍ・ｋと比較用の試料Ｎｏ２３〜２５の１８〜２０Ｗ／ｍ・ｋに比較して向上していることがわかる。

さらに内部応力についても、試料Ｎｏ１９〜２１は、１．２〜２．１ＭＰａと比較用の試料Ｎｏ２３〜２５の２．４〜３．２ＭＰａに比較して向上していることがわかる。

耐チッピング性についても、試料Ｎｏ１９の○に対し、比較用の試料Ｎｏ２３の△、試料Ｎｏ２０の◎に対し、比較用の試料Ｎｏ２４の△、試料Ｎｏ２１の△に対し、比較用の試料Ｎｏ２５の×、の評価と全ての試料において改善傾向にあることがわかる。

機械加工性についても、試料Ｎｏ１９の○に対し、比較用の試料Ｎｏ２３の△、試料Ｎｏ２０の○に対し、比較用の試料Ｎｏ２４の△、試料Ｎｏ２１の◎に対し、比較用の試料Ｎｏ２５の○の評価と全ての試料において同等以上か改善傾向にあることがわかる。

耐チッピング性と機械加工性との差については、平均結晶粒径がほぼ同じであっても微小な粒子が含まれると加工の際に負荷がかかり、チッピングが発生し易くなっていると考えられる。これは内部応力にも関連があると思われ、微粒域をカットした試料Ｎｏ１９〜２１では掃総じて耐チッピング性および機械加工性に優れ内部応力の値も小さい。

磁気ヘッドにおけるＴＰＣスライダの一例を示す図である。 磁気ヘッド用基板の内部応力（変形量）の評価方法示す図である。 本発明における実施例の結晶写真の一例を示す写真である。 本発明における比較例の結晶写真の一例を示す写真である。 本発明における限外ろ過装置の一例を示す図である。 限外ろ過前後のスラリーの粒径分布の差を示す図である。

符号の説明

１：基板
２：スライダ浮上面
３：レール
４：溝
５：ステップ部
１０：磁気ヘッド用基板
１１：ブロック
１１ａ：測定面
１１ｂ：平行面
２０：スラリー
２１：攪拌タンク
２２：攪拌機
２３：送液ポンプ
２４：限外ろ過膜装置
２５：微粒子含有スラリー
Ａｌ_２Ｏ_３：Ａｌ_２Ｏ_３結晶
ＴｉＣ：ＴｉＣ結晶
Ａｌ：Ａｌ_２Ｏ_３結晶
Ｔｉ：ＴｉＣ結晶

Claims (1)

1. Ａｌ _２ Ｏ _３ 粉末と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種の粉末とを所定の比率で添加、混合した後、限外ろ過法を用いて作製したスラリーを乾燥させ成形し、焼成することによって、５０〜９５質量％のＡｌ _２ Ｏ _３ と、ＴｉＣおよびＴｉＮから選ばれる少なくとも１種を５〜５０質量％含有するＡｌ _２ Ｏ _３ 系セラミックスであって、該セラミックス中の平均結晶粒径が０．５〜１．２μｍで、かつ、最小結晶粒径が０．２μｍ以上であるＡｌ _２ Ｏ _３ 系セラミックスを得ることを特徴とするＡｌ_２Ｏ_３系セラミックスの製造方法。