JPH01252575A - 誘電体磁器材料 - Google Patents

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〕 本発明は、例えばビデオテープレコーダ、マイクロフロ
ッピーディスク駆動装置等に装着される磁気ヘッドのガ
ード材、基板材として用いられる誘電体磁器材料に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、ビデオテープレコーダ、マイクロフロッピーデ
ィスク駆動装置等の磁気記録媒体駆動装置に装着される
磁気ヘッドには、その磁気記録媒体の対接面の一部を形
成する如く磁気コア部を挾んで非磁性のガード材が配さ
れている。

かかるガード材としては、従来Ｃａ０−Ｔｉｅ。

系誘電体磁器材料が多用されており、通常はその空孔を
減少させるためにＡｊ２．Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇ。

Ｓｎ、Ｚｒ、Ｂａ、Ｓｒ等の酸化物が添加されている。

しかしながら、これらの酸化物を添加した誘電体磁器材
料を作成するためには高い焼成温度を要し、また空孔も
充分小さくならない。空孔を微細化するためには、いわ
ゆるＨＩＰ処理（熱間静水圧成形）等の特殊処理が必要
となり、製造コストが高くなる。

このような欠点を解決する技術として、本願出願人は、
先に特開昭６０−２３１４６３号明細書において、Ｃａ
　　Ｔｉ０ｚ系の誘電体磁器材料のＣａの一部をＢｉで
置換し、かつＺｎＯを添加した誘電体磁器材料を提案し
た。

この系によれば、ＨＩＰ等の特殊処理を行わなくとも通
常の焼成法により空孔が少ない誘電体磁器材料が得られ
、またＢｉの含有量により熱膨張係数が広範囲に選択で
きる。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述の誘電体磁器材料は、研削加工性に
乏しく、研削加工中にチッピングを生じたり、研削用の
砥石を著しく消耗させる等の点で不満を残している。こ
れは、誘電体磁器材料中において結晶粒子の一部が巨大
化し、組繊が不均一となっているためであると考えられ
る。

あるいは、摩擦の観点からも不十分で、摩擦が大きいこ
とに起因して媒体を傷つけたり、逆にヘッドが傷付く等
の不都合が発生している。

そこで本発明は、上述の問題点を解決し、結晶粒子が微
細化・均一化され、研削加工性に優れる誘電体磁器材料
を提供することを目的とするものである。

さらに本発明は、摩擦係数が小さく、磁気記録媒体や磁
気ヘッド等に損傷を与えることのない誘電体磁器材料を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、前記目的を達成せんものと鋭意検討を重
ねた結果、結晶粒子の微細化、均一化にＭｇＯの添加が
有効であり、また摩擦係数の低減にＡ　１．０３添加が
有効であるとの知見を得るに至った。

本発明にかかる誘電体磁器材料は、上述の知見に基づい
て完成されたものであって、一般式％式％） （ただし、Ｘは組成をモル％で表し４０≦ｘ≦８５であ
り、ｙは組成をモル比で表し０．００５≦ｙ≦０．６で
ある。）で表される基本組成物１００重量部に対して０
．５〜７６０重量部のＺｎＯが添加され、さらに０．５
〜５重量部のＭｇＯ及び／又は０．５〜１５重量部の１
！、０．が添加され焼成されてなることを特徴とするも
のである。

ここで、基本組成物の組成やＺｎＯの添加量は、特開昭
６０−２３１４６３号明細書に記載される誘電体磁器材
料と同様の観点から決められる。

すなわち、基本組成物となる誘電体磁器材料は、Ｃａ−
ＴｉＣｈ系の誘電体磁器材料にＢｉが添加されたもので
ある。この誘電体磁器材料の熱膨張係数αは、基本的に
はＣａとＴｉのモル比によって変化するが、さらにＢｉ
の添加量によっても制御される。したがって、ＴｉやＢ
ｉの含有量を前記範囲内で適宜選択すれば、熱膨張係数
αを８０×１０−’／”Ｃ−１２０Ｘ１０−’／’Ｃと
広範囲に変化させることができる。なお、Ｂｉの添加は
焼成温度の低温化にも効果がある。

ＺｎＯの添加量は、誘電体磁器材料の空孔を小さくする
という目的から決められ、当該添加量が０．５重量部未
満であると空孔を十分に微細化することができず、また
添加量が７．０重量部を越えると抗折強度等の低下につ
ながる。

一方、ＭｇＯ及びＡ　ｆ　、０．は本発明特有の添加物
であって、特にＭｇＯを添加することで結晶粒子の微細
化、均一化が図られる。こ、の場合、ＭｇＯの添加量が
０．５重量部未満であると、結晶粒子の微細化及び均一
化の効果が不足する。また、当該添加量が５重量部を越
えると、却って空孔が増加し、加工性も悪くなる。

また、Ａ　ｌ　！　Ｏｓは実質的な摩擦係数を下げるた
めに添加され、Ａ　ｊ！　ｚ　Ｏ３を添加することで誘
電体磁器材料の表面に凸部が形成され、点接触すること
になって摩擦が少なくなる。このＡｌｔｏｓの添加量と
しては、摩擦低減効果の観点からは基本組成物１００重
量部に対して０．５重量部以上であることが好ましいが
、あまり多すぎると硬（なりすぎて加工性が悪（なるの
で、実用的には１５重量部以下とするのが望ましい。

勿論、これらＭｇＯとＡ１．０３を同時に添加しても良
く、この場合には結晶粒子の微細化、均一化と摩擦係数
の低減の両者が達成される。

上述のような誘電体磁器材料を作成するためには、Ｃａ
、Ｂｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌの酸化物や炭酸塩等を
所定のモル比あるいは重量部にて混合し、７５０〜９０
０°Ｃにて仮焼後、成形工程を経て１２００〜１３５０
°Ｃにて本焼成を行えばよい。

〔作用］ ＣａＢ１０−Ｔｉ０□系の誘電体磁器材料に、ＺｎＯと
ＭｇＯの双方を添加することにより、ＺｎＯのみを添加
した場合に比べて熱膨張係数αの変化や空孔の増加を起
こすことなく結晶粒子が微細化され、組繊が均一となる
。

一方、Ａ　Ｉ！２０　ｚを添加すると、第１図に模式的
に示すように、Ｃａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３を主成分とする析出
相（１）とＴｉｅ、を主成分とする析出相（２）とから
なる母相中にＡｌ□０．を主成分とする析出相（３）が
存在するかたちになる。ここで、Ａｌ２Ｏ．を主成分と
する析出相（３）は、母相よりも硬いために、研磨のさ
れ方の違いにより母相よりも凸の状態で仕上がる。磁気
記録媒体との接触を考えた場合、ガード材が平坦なもの
よりも凸部がある方が点接触することになり、全面接触
よりも摩擦は少なくなると言える。なお、凸の状態とな
っていることは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でｒ１ｍ認
し、各相の同定はＥＰＭＡで行った。

〔実施例〕

以下、本発明を具体的な実施例により説明する。

１〜　　０ まず、原料となるＴ　ｉ　ＯＨ，Ｃａ　ＣＯｓ、　Ｂ　
ｉ　２ｏｚ。

ＺｎＯおよびＭｇＯの所定量を秤量し、ボールミル内で
湿式混合を行った。このようにして得られた各混合物を
乾燥した後粉砕し、７５０〜９００℃にて仮焼を行った
。仮焼後の各混合物を再び粉砕し、１．０〜２．０トン
／ｃｍ”の圧力でプレス成形を行った後、酸素雰囲気中
、　１２００〜１３５０℃にて本焼成を行い、各誘電体
磁器材料を作成した。

得られた各誘電体Ｍ１器材料について、熱膨張係数、結
晶粒径、加工性の評価を行った。熱膨張係数は５０〜４
００°Ｃの温度範囲にて測定した。結晶粒径については
各誘電体磁器材料を研磨後エツチングしたものについて
顕微鏡観察を行い、最大粒径と最小粒径を求める一方、
平均粒径も算出した。

また加工性については、研削加工機により各誘電体磁器
材料を切断する際のチッピングの発生状態を目視にて観
察し、ＭｇＯを添加していない誘電体磁器材料の状態を
「普通」とし、これよりチッピングの少ない誘電体磁器
材料を「良好」と評価した。

各実施例における誘電体磁器材料の組成、評価結果は第
１表にまとめて示す。なお、誘電体磁器材料の組成中、
ＺｎＯ及びＭｇＯの添加量は、基本組成物〔Ｘモル％の
Ｔｉｅ、と（１００−ｘ）モル％の（Ｃａ　ｌ−１，５
ｙＢｆ　ｙ）　Ｏとの混合物３１００重量部に対する添
加量（重量部）である。

ル較炎↓ 上述の実施例に対する比較として、ＭｇＯを添加しない
誘電体磁器材料を作成し、同様に各評価を行った。誘電
体磁器材料の組成、評価結果は第１表に併せて示す。

比較１ 上述の実施例に対する比較として、ＭｇＯの添加量が６
重量部と本発明で限定する範囲よりも多い誘電体磁器材
料を作成し、同様に各評価を行った。誘電体磁器材料、
評価結果は第１表に併せて示す。

（以下余白） まず比較例！、および実施例１ないし実施例６において
作成された各誘電体磁器材料を比較すると、ＭｇＯの添
加量が増大するにつれて結晶粒径の分布幅が狭くなり、
平均粒径も小さくなる傾向が認められる。加工性はＭｇ
Ｏを添加した場合の方がいずれも優れている。また、熱
膨張係数αは変化していない。

熱膨張係数αの変化はＭｇＯの添加ではなく、Ｔ　ｉ　
Ｏ，ｔ　Ｉｔ　ＸあるいはＢｉ置換１ｙにより支配され
ている。このことは、ＭｇＯの添加量を３重量部ｌＢ１
１換１ｙをモル比０．０５と固定した場合に相当する実
施例４．実施例８および実施例９の相互比較、あるいは
ＭｇＯの添加量を３重量部。

Ｔｉｅ、添加量を５５モル％と固定した場合に相当する
実施例４および実施例７の相互比較により明らかである
。これらＴｉＯ□量Ｘ、あるいはＢｉ置換１ｙが増加す
るにつれて、熱膨張係数αは低下する。

また実施例４と実施例１０との比較から、ＺｎＯの添加
量は本発明において限定される範囲内で変化する限り、
得られる誘電体磁器材料の物性に影響しないことがわか
る。

さらに、ＭｇＯを本発明において限定する範囲より多く
加えた比較例２では、熱膨張係数αは変化せず結晶粒径
も十分に小さいが、加工性は改善されていないことがわ
かる。

なお、ＭｇＯの代わりにＭｇＣ（ｈを添加しても同様の
結果が得られた。

実差号エヒ→０糖外跋 まず、原料となるＴｉ０ｔ、ＣａＣＯ５，Ｂ　ｉｚＯ：
＋。

ＺｎＯおよびＡ　ｊ２２０３の所定量を秤量し、ボール
ミル内で湿式混合を行った。このようにして得られた各
混合物を乾燥した後粉砕し、７５０〜９００°Ｃにて仮
焼を行った。仮焼後の各混合物を再び粉砕し、１．０〜
２．Ｏトン／　ｃ　ｍ　”の圧力でプレス成形を行った
後、酸素雰囲気中、　１２００〜１３５０°Ｃにて本焼
成を行い、各誘電体磁器材料を作成した。

得られた各誘電体磁器材料について、熱膨張係数及び摩
擦について評価を行った。

・なお、摩擦はコンタクト・スタート・ストップ特性（
Ｃ３Ｓ特性）で調べた。すなわち、作成した誘電体磁器
材料を研削・鏡面仕上げ後、３ｓｌ×３ｍの四角形で厚
さ２ｍｍのブロックに切り出し、第２図に示すように、
このブロック（１１）を磁気ディスク（１２）の中心か
ら一定の距離に設置した。そして、第３図に示すパター
ンで当該磁気ディスク（１２）を回転駆動系（１３）に
より回転駆動し、この時の最大摩擦係数を摩擦係数検出
系（１４）により求めた。これを１０００回繰り返し、
１０００回目の摩擦係数で比較した。なお、磁気ディス
クには、スパッタリングにより磁性層が形成され液体潤
滑剤が施されただ３．５インチディスクを用い、Ａ　ｌ
　ｔ　Ｏｘが添加されていない誘電体磁器材料（後述の
比較例３）の摩擦係数を１として相対値で表した。

各実施例における誘電体磁器材料の組成、評価結果は第
２表にまとめて示す。なお、誘電体磁器材料の組成中、
ＺｎＯ，ＭｇＯ及びＡ　ｌ　ｚ　Ｏｘの添加量は、ここ
でも基本組成物〔Ｘモル％のＴ　ｉ　Ｏ２と（ＩＯＱ−
ｘ）モル％の（Ｃａ　＋−＋、　ｓｙＢ　ｉ　ｙ）０と
の混合物３１００重量部に対する添加量（重量部）であ
る。

比較Ｈ主 上述の実施例に対する比較として、Ａｆｆｉ、ｏ、を添
加しない誘電体磁器材料を作成し、同様に各評価を行っ
た。誘電体磁器材料の組成、評価結果は第２表に併せて
示す。

比較炭土 上述の実施例に対する比較として、Ａｌｚｏｓの添加量
が２０重量部と本発明で限定する範囲よりも多い誘電体
磁器材料を作成し、同様に各評価を行った。誘電体磁器
材料、評価結果は第２表に併せて示す。

（以下余白） この第２表からも明らかなように、Ａ　ｊ！　ｚ　Ｏｓ
が添加されると摩擦が減少する傾向にある。

なお、Ａｊ２□０．を２０重量部添加した比較例４では
、摩擦の点では良好な結果を示したが、非常に硬く加工
性の悪いものであった。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明にかかる誘電
体磁器材料においては、　ＣａＢｔＯ−ＴｉＯ□系誘電
体磁器材料に対し、ＺｎＯに加えてＭｇＯも添加してい
るので、結晶粒径を微細化・均一化し、加工性を向上さ
せることが可能となる。このような誘電体磁器材料は、
研削加工する際のチッピングや、ラッピングの際の結晶
粒子の脱落等を起こし難いので、歩留りの良い磁気ヘッ
ドの製造等が可能となる。

また、本発明にかかる誘電体磁器材料においては、Ａ　
ｌ　ｚ　Ｏｓを所定量添加しているので、希望に応じて
適切な熱膨張係数、摩擦係数を有する誘電体磁器材料を
提供することが可能となる。しだがって、本発明の誘電
体磁器材料を例えば磁気ヘッドのガード材として使用す
れば、トルクを低く抑えることができ、磁気記録媒体や
磁気ヘッドの損傷を防止することができる。

勿論、これらＭｇＯとＡ　Ｉｔ　ｚ　Ｏｓの両者を添加
すれば、加工性と摩擦の双方を改善することができ、そ
の利用価値は非常に高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡｆｆｉｊＯ，を添加したときの結晶相を示す
模式図であり、第２図は摩擦を評価するための評価装置
の概略構成を示す模式図、第３図は摩擦を評価する際の
Ｃ３Ｓサイクルを示す特性図である。 特許出願人　　　ソニー株式会社 代理人　弁理士　小池　晃（他２名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一般式｛（Ｃａ＿１＿−＿１＿．＿５＿ｙＢｉ＿ｙ）Ｏ
   ｝＿１＿０＿０＿−＿ｘ（ＴｉＯ＿２）＿ｘ（ただし、
   ｘは組成をモル％で表し４０≦ｘ≦８５であり、ｙは組
   成をモル比で表し０．００５≦ｙ≦０．６である。）で
   表される基本組成物１００重量部に対して０．５〜７．
   ０重量部のＺｎＯが添加され、さらに０．５〜５重量部
   のＭｇＯ及び／又は０．５〜１５重量部のＡｌ＿２Ｏ＿
   ３が添加され焼成されてなる誘電体磁器材料。