JPH01252565A - 磁気ヘッド用非磁性磁器材料及びその製造方法 - Google Patents

磁気ヘッド用非磁性磁器材料及びその製造方法

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JPH01252565A
JPH01252565A JP63079568A JP7956888A JPH01252565A JP H01252565 A JPH01252565 A JP H01252565A JP 63079568 A JP63079568 A JP 63079568A JP 7956888 A JP7956888 A JP 7956888A JP H01252565 A JPH01252565 A JP H01252565A
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magnetic
thermal expansion
magnetic head
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bao
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Mitsuo Tamura
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 従来フロッピーディスクヘッド、ハードディスクヘッド
及びオーディオヘッド等に用いられる磁気ヘッド用非磁
性磁器材料及びその製造方法に関し、特にスライダー材
料及びその製造方法に関するものである。
[従来の技術] 従来、フロッピーディスクヘッド、ハードディスクヘッ
ド、オーディオヘッド等に用いられる磁気ヘッド用非磁
性磁器材料としてはMaO−T101系及びCa0−T
iO□系を主とするチタニア系の磁器が用いられてきた
。これらの磁器に共通する性質は、ヴイカース硬度が7
00〜900にQ / mn ’でフェライトに近い硬
度を有し、その焼結体が緻密で平滑な研磨面が得られる
ことである。また熱膨張係数が化学組成を調整すること
により、90 X 10−7/℃〜97xl□−7(B
 a OT i O2系)、90×10−7/℃〜11
7 X 10−7/”C(Cao  T i 02系)
と自由に調整できること等である。ヴイカース硬度はそ
の材料の耐摩耗性を表し、上記した値は磁気ヘッドのコ
ア材・とじて用いられるN1−ZnフェライトやMn−
Znフェライトの牽粍性に比較的に近似するため、スラ
イダー材として要求される条件を満たすものである。
また、平滑なる研磨面は磁気記録媒体と常に接触し摺動
する磁気ヘッドの構造体としては、記録媒体との摩擦を
少くし記録媒体に傷をつけないための基本的な条件であ
る。
更に、熱膨張係数の調整は磁気ヘッドのコア材とガラス
ボンディングで接合する際の熱膨張係数の差から生ずる
熱応力によってコアに発生するしと割れを阻止し残留応
力による磁気特性の劣化と動作時の温度変化による熱応
力の発生とそれに伴う磁気ヘッドの性能劣化を防止する
ために必要なものである。
このようにBad−Ti12系及びCa0−T i O
2系磁器は磁気ヘッドのスライダー材として要求される
基本的な条件を一応満足するために、現在磁気ヘッド用
のスライダー材の大部分はBaO−TiO2系もしくは
Ca OT i Oを系の磁器材料である。
[発明が解決しようとする課題〕 しかしながら年ごとに磁気記録密度(B  )の向上す
るすう勢から設計上磁気ヘッドのコア材に用いるフェラ
イトにはできるだけ大きな磁束密度B を要求されるよ
うになってきた。ことにMn−Znフェライト系で高磁
束密度B を得るには、組成比を調整することが必要で
、この場合にMn−Znフェライトの成分系の性質から
必然的に熱膨張係数が大きくなり120xlO−7/℃
〜145X10−7/’Cのような磁気ヘッド用Mn−
Znフェライトが得られ、このような高熱膨張係数を有
する。Mn−Znフェライトが使用されるようになった
。このため従来用いられてきたB a OT L 02
系、Ca OT i Of系磁器材料は組成を調整して
も熱膨張係数はせいぜい117X10−’〜/℃程度で
あるため高磁束密度を達成したフェライトコアにこれら
旧来のスライダー材を用いる場合には、両者の熱膨張係
数の不一致に起因した製造工程中のコアのヒビ割れと磁
気ヘッドの性能の低下を招く不都合を生じた。
そこで、本発明の技術的課題は、これらの欠点を除去す
るたメB ao  T i Ox −N i O系の磁
器材料の化学組成を調整し、従来のBa0−T i O
2系、Ca OT i O2系の磁器で不可能であった
120X10−7/℃以上の熱膨張係数を実現し、更に
、磁気ヘッド用スライダー材としての基本的条件である
耐鷹耗性、及び平滑なボイドの少ない磁気ヘッド用非磁
性磁器材料及びその製造方法を提供することである。
[課題を解決すための手段] 本発明によれば、モル百分率でBaOが0.8〜8モル
%、T i O2が6〜33モル%、残部が実質的にN
iOよりなる主成分を含有し、熱膨張係数が120X1
0−7/℃以上であることを特徴とする磁気ヘッド用非
磁性磁器材料が得られる。
また、本発明によれば、上記した主成分に、副成分とし
てAj、O,、SiO□、MgO。
SnO,ZrO2,Nbt Os 、MnO,ZnOの
中から選択された少くとも1種を重量百分率で0〜10
wt%(0は含ます)含有することを特徴とする磁気ヘ
ッド用非磁性磁器材料が得られる。
また、本発明によれば、BaOとT i O2を含有す
る第1の原料を混合し粉砕し、第1の混合物を得る第1
の混合物を800℃〜1200℃の範囲内の温度で予焼
する予焼工程と、予焼上りの第1の混合物にNiOを含
有する第2の原料を混合・粉砕し、第2の混合物を得る
第2の混合工程と、第2の混合物を油圧プレス成形し成
形体を得る圧縮成形工程と、この成形体を1000℃〜
1300℃の範囲内の温度で焼成する焼成工程とを有す
ることを特徴とする磁気ヘッド用非磁性磁器材料の製造
方法が得られる。
さらに本発明によれば、上記した焼成工程の後に焼成し
た成形体を熱間プレスする熱間プレス工程を有すること
を特徴とする磁気ヘッド用非磁性磁器材料の製造方法が
得られる。
ここで、第2の混合物は、AI 20B 。
5iOz 、MgO,SnO,ZrO2゜N b 20
 s 、 M n O、Z n Oの中から選択された
少くとも1種を重量百分率で、0〜10wt%(0は含
まず)含有することが望ましく、Bad。
TiO2,NiOの成分のモル比は、それぞれ0゜8〜
8モル%、:6〜33モル%であることが望ましい。
[作 用] 次に以下図面を参照しながら本発明の作用について説明
する。第1図は複数の結晶相を有する磁気の微m構造を
示す、この図において斜線を施した結晶相をA層、斜線
の無いものをB層とする。
今A層の熱膨張係数をαa、B相の熱膨張係数をα8と
し、夫々が一定の体積当りで占める体積比率をλ、、λ
あとすると2相の混合体で成る物質の熱膨張係数αは(
1)式で推定することができる。
α=λ、α、+λ−αb  ・・・(1)従って所望の
磁器材料の熱膨張係数がα、とαゎの間にあれば2相の
混合比率を調整してλ、。
λ、を適当な値に調節すれば所要のαを実現することが
できる。ただしこの場合混合する2つの結晶相の間で新
しい反応生成物が生じこの物質の熱膨張係数がα、、α
bとかけ離れた値であるときは(1)式の関係は成立し
ない。
第2図はBaO−TiO2系磁器のT i O2のモル
%と熱膨張係数の関係を示す、この図において、T i
 O2がBaOより大なるにつれて、熱膨張係数が単調
に減少することが認められる。この化学組成付近ではB
a2Ti*Ot。の相とT i O2の相の混在し、B
aOとT i O2の組み合わせにって両方相の割合が
異なる組織が得られる。
したがってB a OT i Oi系の熱膨張係数はB
 a2T i 902G相の熱膨張係数とTiO2相の
熱膨張係数によって(1)式の関係で決定される。
(1)式の原理に基づくと、熱膨張係数が120X 1
0−7/’C以上の磁器材料を得るためには、αが12
0X10−7/’C以上の物質を微細構造の中に分散さ
せることで実現できる。この為にはできるだけ熱膨張係
数が大きく且つ主成分のBa0−T i Oを系と混合
した際になじみが良く主成分のB a OT i O2
系の特質である平滑な研磨面、適度の硬度、良好な加工
性、非磁性等の性質を失わない第゛3の物質の選定が必
要である。
本発明はこの目的のなめに種々の物質を検討した結果(
NiO酸化ニッケル)を第3成分として混合したB a
o  T i 02  B i O系の磁器が磁気ヘッ
ド用非磁性材料として基本的に必要な全ての条件を具備
していることと熱膨張係数が所望する120〜140 
X−7/℃の間で゛調整できることを発見した。
更に主成分に副成分としてAJ20m。
5in2.MgO,SnO,ZrO2+Nbz Os 
、MnO,ZnOの中から選ばれた少なくとも1種以上
を添加することにより主成分から生ずるB az T 
l e O2o相、’rtot相、MnO相の結晶粒径
の成長を抑制し、気孔率を減少させるため磁気材料の機
械的強度が向上し、加工時の耐チッピング性等を向上で
きることを発見した。
更に付記すべきことはB a OT i O2−NiO
系の磁器材料は基本的に濃緑がら黒の色を呈し今日の磁
気ヘッド用非磁性材料の製造ではきわめて一般的である
熱間静水圧プレス(HIP)処理に際し還元による着色
がなく製造ラインにおける色の不安定さを生じない利点
を有している。
[実施例] 以下本発明の実施例について説明する。
第1表は、本発明の実施例に係る磁気ヘッド用非磁性材
料の基本特性を示す。
以下余白 この表においてBad、Ti0z 、NiOをそれぞれ
1〜10%、5〜40%残部として含有する磁器材料k
l〜k10の焼結密度、熱膨張係数、ヴイカース硬度、
抗折温度についてそれぞれ調べなものである。
焼結体の密度は、NiOが増えると増加す&傾向を示す
更にBa0−TiOz−NiO系においては従来B10
−Ti0□系において実現できなかった熱膨張係数12
0X10−7/℃以上が予測通り実現できたと同時に基
本的な機械的性質であるヴイカース硬度、抗折強度、加
工性は従来のBa0−T i Ox系に近く磁気ヘッド
用非磁性材料としてこの系が基本的に充分な特性を備え
ていることが判明した。
NiOが60モル%以下の材料については熱膨張係数は
従来よりあるCaOTiO2系の上限と等しくなる。
一方、NiOが92モル%以上になるとヴイカース硬度
が下り耐摩耗性及び機械的強度が劣る。
BaOとT i O2のモル比においてT i O2/
BaOが3より小になるとB a T i 40 *相
が生じ易くなり機械的強度が低下する(第4の材料)。
同時にTiO2/BaOが5より大になると微細構造内
でBaOTiO2で構成している結晶相の熱膨張係数が
T192相の増加に伴って90X10−’/”Cを下ま
わり(1)式における全体への寄与率が小さくなり好ま
しくない(第5の材料)。
結果としてBaOの全体に占めるモル%は0,8〜8モ
ル%、T i O2は6〜33モル%の範囲にあれば機
械的強度にすぐれ、熱膨張係数も良いことが判った。
以上の結果、本発明の実施例における最適な基本構成は
第3図に示すように、 BaO0,8〜8モル% TiO26〜33モル% NIO60〜90モル% 実線1内に囲まれる範囲である。
原料として市販の試薬がである純度97%以上の二酸化
チタン炭酸バリウムを所定の化学組成になるように秤量
し、樹脂ボールミル及び高強度ジルコニアボールと純水
で20時間以上混合した。
次に濾過乾煉後アルミナ匣鉢に入れて800℃〜120
0℃の間で2時間以上予焼した。
次に樹脂製ボールミルを用いてBaO−TiO2系の予
焼上り粉末と所定量の酸化ニッケルを秤量して高強度ジ
ルコニアボールと純水で20時間以上混合と湿式粉砕を
同時に行った。
−過乾燥後PVA8%溶液を10wt%ライカイキで混
入し28メツシユのふるいを通し水分調整後油圧プレス
機にて1tOn/aaの圧力でプレスしたて4市、よこ
50面、高さ10市の成形体を得た。続いて、この成形
体大気中にて1200〜1300℃の間で2時間以上焼
成磁器材料を得た。
(第1〜第10の磁器材料) 実施例2゜ 本発明の実施例2について説明する。
第2表は、本発明の実施例2に係る磁気ヘッド材料の基
本特性を示す。
以下余白 この表において、実施例1で得られた磁気ヘッド用非磁
性材料NQ3.Nc6.NO3について、HIP上りを
施したものである。
熱膨張係数は、実施例1に係る材料と変わらない、一方
焼結密度、ヴイカース硬度、抗折強度はともに上昇して
いることが、認められた。
本発明の実施例2に係る磁気ヘッド材料は次のように製
造された。実施例1で得られた第3.第6および第8の
材料を熱間静水圧プレス(HIP)装置を用いて110
0℃〜1300℃にて、1000 kg/cdの圧力で
、−時間〜3時間のHIP処理を施し、第3′、第6′
、第8′の磁気へ・ラド用非磁性材料を得た。
第2表は、この第3′、第6′、第8′の非磁性材料に
ついて測定したものである。
実施例3゜ 本発明の実施例2について説明する。
第3表は、本発明の実施例3に係る磁気ヘッド材料の基
本特性を示す、実施例1の非磁性材料を主成分とし混合
段階で、添加物を添加し、実施例1の製造プロセスに従
って得た第11〜第43の材料の基本的物性を測定した
ものである。
以下余白 この表から明らかなようにAjliOs。
5iOz 、MgO,SnO,ZnO,Y20s 。
Nbx Os 、MnOのいずれかを適量添加すること
により平均粒径を細かくして抗折力及びヴイカース硬度
の向上させることが確められた。
更に適量の添加では加工時のチッピングが著しく抑制で
きることが確認できた。また、上記しないずれの添加物
においても、添加量が5〜10wt%を越えると加工に
際しチッピングが生じ易くもろくなることが認められた
従って、実施例3と前記の主成分に加えてAj20s 
、S i O2,MgO,SnO,ZnO。
Nb2O3,MnOの中から選ばれた少くとも1種を1
0wt%以下添加することにより強度の向上とチッピン
グ抑制でができることが判明した。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば高密度記録に必要な
高磁束密度のフェライトに対応できる従来のBad−T
i12系、Cab−Ti12系で実現できなかった熱膨
張係数120xlO−7/’C以上の磁気ヘッド磁性材
料及びそのI!!遣方法が提供できることになり、この
ことは工業的にきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は複数の結晶相からなる非磁性磁器材料の微細構
造のモデルを示す図、第2図はBa0−T i Oを系
におけるBaOとTiO□のモル比と熱膨張係数の関係
を示す図である。第3図は本発明の実施例に係る磁気ヘ
ッド用非磁性磁器材料の化学組成を示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.モル百分率でBaOが0.8〜8モル%、TiO_
    2が6〜33モル%、残部が実質的にNiOよりなる主
    成分を含有し熱膨張係数が120×10^−^7/℃以
    上であることを特徴とする磁気ヘッド用非磁性磁器材料
  2. 2.上記主成分に、副成分としてAl_2O_3,Si
    O_2,MgO,SnO,ZrO_2,Nb_2O_3
    ,MnO,ZnOの中から選択された少くとも1種を、
    0〜10wt%(0は含まず)含有することを特徴とす
    る第1の請求項記載の磁気ヘッド用非磁性磁器材料。
  3. 3.BaOとTiO_2を含有する第1の原料を混合し
    、粉砕し、第1の混合物を得る第1の混合工程と、上記
    第1の混合物を800℃〜1200℃の範囲内の温度で
    予焼する予焼工程と、 予焼上りの第1の混合物にNiOを含有する第2の原料
    を混合・粉砕し第2の混合物を得る第2の混合工程と、 上記第2の混合物を油圧プレス成形し成形体を得る圧縮
    成形工程と、 上記成形体を1200〜1300℃の範囲内の温度で焼
    成する焼成工程とを有することを特徴とする磁気ヘッド
    用非磁性磁器材料の製造方法。
  4. 4.上記焼成工程の後に焼成した成形体を熱間プレスす
    る熱間プレス工程を有することを特徴とする第3の請求
    項記載の磁気ヘッド用非磁性磁器材料の製造方法。
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