JPH02180748A - 磁気ヘッド用焼結体及びその製法 - 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、磁気記録装置用材料として有用な焼結体と、
その製造方法、用途、特に、記録再生用磁気ヘッド及び
デーイスク型の磁気ヘッドスライダに関する。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置の技術分野では、近年のデータ処理量
の多量化に対応して、ディスクにデータをより高密度に
記録し、高速度で読出すことが要求されている。現在の
磁気ディスク装置では、Ｃ，Ｓ、Ｓ方式が主流となって
いる。Ｃ，Ｓ、Ｓはコンタクト、スタート、ストップの
略でディスクが停止している時は、スライダがディスク
面上に静置した状態にあり、ディスクの回転時は、エア
ベアリング効果によってディスク面上に浮上し、磁気記
録の読み出し書きこみが行なわれる。

このような方式では、微視的にみた場合、回転起動、及
び、停止時にはスライダとディスクとが軽くぶつかり合
いながら摺動する。

従来、磁気ヘッドスライダ材料として特開昭５８−５４
７０号、同５８−１２１１７９号、同５９−９６５２１
号、同６０−１８３７０９号公報などに多くの材料が提
案されている。

（発明が解決しようとする課題〕 しかし、従来提案されている材料には、ヘッド形成加工
時の高精度加工性に主眼をおき、摺動現象に対して考慮
されておらず、摺動の際に相手ディスクが早期に摩耗損
傷してしまうもの（特開昭５８−５４７０号、同５９−
９６５２１号公報など）、または、摺動性に主眼をおき
、加工性が特開昭５８−５４７０号公報などに比べて劣
るもの（特開昭５８−１２１１７９号公報）があった。

磁気ヘッド材料は、これらの摺動性、加工性の両方に優
れた材料であることが必要とされる。この点で従来材に
は、磁気ヘッド材料として最適のものはなく、不足した
性能を磁気記録装置の設計段階で補なう必要があった。

本発明の目的は、磁気記録装置用材料、及び、それを利
用した磁気ヘッド並びに磁気ヘッドスライダを提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、スピネル構造の非磁性ＭＲ２０４系酸化物
（ただしＭは二価の金属、Ｒは三価の金属を示す）に、
熱膨張係数が上述の酸化物より大きく、かつ、高温で耐
酸化性をもつ粒子を分散させて焼結した焼結体を磁気記
録装置用材料として適用することにより解決される。な
お、この材料の焼結にあたっては、その成分をなすＭ　
Ｒｚ　Ｏ４系酸化物と粒子とが実質的に反応しない温度
で焼結する必要がある。

〔作用〕

本発明の焼結体は、特に、磁気ヘッドスライダ用材料を
意図して開発したものである。そして、従来使用されて
きたスピネル構造の材料の切削時の材料のかけ、いわゆ
る、チッピングを低減させるため、また、材料の全体と
しての熱膨張係数を大きくするために、熱膨張係数が主
材のスピネル構造の材料より大・きい粒子を分散する方
法を採用した。しかし、熱膨張係数の大きい材料でも、
化学的に不安定で、製品として使用中に化学変化を起こ
して問題を生じるような材料もある。Ｔｉｃなとは磁気
ヘッドとして使用中に摺動によって発生した熱により大
気中の酸素によって酸化され、摺動性が大幅に低下する
ことがわかっている。また、酸化物粒子を添加した場合
には健全な焼結体が得られる下限の焼結温度でもＭＲ２
Ｏ４系酸化物と反応し、複酸化物を形成してしまうため
問題がある。本発明の焼結体における粒子の例は、Ｔｉ
Ｎ　。

ＣｒａＳｉ、Ｃｒ５Ｃｚ、ＴｈＣｚ、Ｍｏ５ｉｚ。

Ｔａ５ｉｚよりなる群から選択した一種以上が挙げられ
る。これら粒子が主材のスピネル構造の材料中に分散し
ていることによってそれら粒子のまわりの主材に圧縮の
残留応力が存在する状態で使用されることになる。この
圧縮の残留応力が本発明の材料を磁気ヘッドスライダ形
状に加工する際の切削工程において発生するチッピング
を低減させる効果を生じさせる。チッピングとは材料の
ねれ現象であり、材料の破壊起点より、クラックが進ん
でいき、それが、再び、表面へ抜けることによって、そ
の部分が脱落し発生する。熱膨張係数が高い粒子が主材
中に分散していると、この粒子のまわりの主材中に焼結
体作製時に発生した圧縮の応力が残っており、この圧縮
の残留応力が、加工時に発生するクラックの進展を阻止
し、チッピングを低減させる効果を発生させる。

また、磁気ヘッドは、非磁性のヘッドスライダに鉄酸化
物などの磁性体薄膜をコイル形状に形成して作成される
が、この磁性体薄膜は、熱膨張係数が１０〜１３　Ｘ　
１０””’Ｃ−’と大きいため、ヘッドスライダの材料
がこれより熱膨張係数の小さいものである場合、この磁
性体薄膜がはく離する。

そのため、ヘッドスライダ材料は熱膨張係数が１０〜１
３Ｘ１０−６に近い方が良い。従来のスピネル構造の材
料の熱膨張係数は６〜９Ｘ１０’−Ｂ程度であるが、本
発明のような高熱膨張の粒子を分散することによって材
料の全体としての熱膨張係数が薄膜磁性体波みに大きく
なり、はく離の問題が生じなくなる。

これら粒子の添加量は３〜５０体積％が好ましい。３体
積％未満では添加によるチッピング減少効果が少なく、
５０ｖｏｌ％よりも多いと主材のスピネル構造をもつ材
料の高摺動性という特長点が失われるため不適当である
。

他方、本発明の焼結体において主材をなすのはスピネル
構造をもつ非磁性ＭＲ２Ｏ＋系酸化物であって１Ｍの例
としてはＭｇ、Ｎｉ＋　Ｍｎ、Ｃｏ及びＺｎの一種以上
が、Ｒの例としてはＡｌ，Ｃｒ及びＦｅの一種以上が、
それぞれ、挙げられる。

前述の粒子によるチッピング低減効果は、基地であるＭ
　Ｒｚ　Ｏ４で示されるスピネル相のＲとＭの比率が変
化しても、焼結体が充分に緻密で健全なものでありさえ
すれば、同様にして得られる。

ＭＲ２Ｏ４の具体例には、ＭｇＡＱ２Ｏ４＋Ｍ　ｎ　Ａ
　ｎ　ｚｏ４及びＭ　ｇ　Ｃｒ　２０４などが挙げられ
る。

Ｍｇ含有物の場合にはＭｇの量がＭｇＯ換算で４５ｍｏ
Ｑ％以上であれば、緻密な焼結体が得られる。しかし、
ＭｇＯは大気中の水分やＣＯ２と反応しやすいためＭｇ
Ｏが８０ｍｏΩ％よりも多いと耐摺動性が低下する。そ
のような場合、Ｔｉ０ｚ等を添加し過剰のＭｇＯ相を比
較的安定なＭｇＴｉ０ａにして利用することもできる。

次に、本発明の焼結体の製造方法について説明する。

既述のように、焼結温度はスピ、ネル酸化物と粒子とが
実質的に反応しない温度であって、通常。

１２００〜１８００℃での保持が望ましい。焼結は常圧
で行うことも可能であるが、焼結体の健全性から１　’
ＯＯｋｇ／　ａ１以上の圧力で焼結することが望ましい
。焼結助剤は使用しなくても焼結する。

なお、常用の１ｉ２ｃｃ＋ａ等の焼結助剤を用いても問
題はない。

〔実施例〕 以下、本発明を実施例により、さらに、具体的に説明す
るが１本発明はこれら実施例に限定されない。

〈実施例１〉 第１表に示すような各種スピネル粉末（純度９９．０％
以上、粒径０．３〜４μｍ）を主材料としこれに熱膨張
係数の大きい粒子（純度９９．５％以上１粒径１〜３μ
ｍ）を添加して湿式ボールミル混合を行ない充分に粒子
を分散させた混合粉末を得た。

第 表 この混合粉末をホットプレスしてスピネル構造をもった
材料中に粒子が分散された焼結体を作製した。なお、粒
子分散Ｍ　Ｒ２０４焼結体はＭＯ粉とＲ２Ｏ３粉とを混
合してホットプレスしても得られる。

ホットプレス条件は真空中、圧力３０　Ｍ　Ｐ　ａの加
圧下で１６００℃まで昇温し、−時間保持後炉冷とした
。なお、比較のため熱膨張係数の小さい（４Ｘ　１０″
″６℃）ＳｉＣ粒子を添加したものも作製した。

また、既に磁気ヘッドスライダ材料として市販されてい
るＡ　Ｑ　ｘＯｓ−Ｔ　ｉ　Ｃ材料と特開昭５８−１２
１１７９号公報にあるＺｒ０ｚ材料も比較として示した
。これらの送結体を用いて、まず、ヘッドスライダ作製
時と同一条件で切削加工を行ないその時発生した最大の
かけ（チッピング）の大きさを測定した。次に、その熱
膨張係数を測定した。熱膨張係数は、室温から４００℃
までの熱膨張係数の平均を示した。また、これらの焼結
体を用いて第２図に示す磁気ヘッドスライダを作製し、
このスライダ２を用いて、第１図に示すような状態で磁
気ディスク１との摺動寿命を測定した。なお測定に用い
た磁気ディスク１は塗布型ディスクである。

第１表中、試料Ｎα１〜２０は本発明の結果を示し、試
料Ｎｎ２１〜２６は比較例の結果を示す。

第１表から明らかなように、添加量が３〜５０ｖｏｌ％
の範囲で最大のチッピングの大きさが７μｍ以下となり
同時に磁気ディスク１との摺動寿命も十万回以上となっ
ている。添加物量が３体積％より少ない場合、チッピン
グの低減効果がほとんど得られない。また、添加量が５
０ｖｏｌ％よりも多くなると、摺動寿命が大幅に低減し
ている。

これは添加粒子量が多すぎて、スピネルの高摺動性とい
う特長点が失われたためである。これに対して第１表の
比較例にみられるように、従来のスライダ材ではジルコ
ニア（Ｎα２６）が摺動性、熱膨張の点では比較的良い
値を示しているが、最大のチッピングの大きさが１０μ
ｍと大きいため、ヘッド形成加工時に製品歩留りが悪く
問題がある。

一方、ＡＭ２Ｏａ−ＴｉＣ系（Ｎａ２５）では最大のチ
ッピングの大きさは４μｍと小さいが、熱膨張係数、摺
動寿命が小さく問題がある。特に、摺動寿命の小ささは
、製品としての信頼性を著しく悪化させる。また、Ｍｇ
Ａｎ２Ｏｉに添加物を加えないもの（Ｎα２１）は、最
大のチッピングの大きさが３０μｍと大きいために問題
があり、主材のＭ　ｇ　Ａ　Ｑ　ｚｏ＋より熱膨張係数
の小さいＳｉＣを添加したもの（Ｎα２２〜２４）では
添加によるチッピングの低減効果がそれほど見られない
。また。

全体の熱膨張係数が小さくなるため、スライダ２に付け
た磁気ヘッド素子５の特性を悪化させる可能性がある。

このように、スピネル構造体（ＭＲｚＣ）ａ）にＴｉＮ
、ＣｒａＳｉ　　等の熱膨張係数の大きな粒子を添加し
て焼結した焼結体では。

添加量が３〜５０ｖｏｌ％の間でスライダ材として良好
な特性を示すことがわかる。

〈実施例２〉 実施例１と同様にして、ＴｉＮ粒子、または、ＣｒａＳ
ｉ　粒子を分散させたスピネル構造をもつ非磁性体の複
合酸化物ＭｇＡＱ２０４をＭｇＯ粉末とＡＱ２Ｏδ粉末
の量比をかえて作製した。第２表にこの焼結体の評価結
果を示す。評価項目は実施例１と同じである。また、試
験に用いた磁気ディスク１は実施例１と同様塗布形磁気
ディスクである。

の構造と稼動状況を説明するための斜視図、第２図は磁
気ヘッドスライダの斜視図である。

１・・・磁気ディスク、２・・・スライダ、３・・・ジ
ンバノ４・・・回転軸、５・・・磁気ヘッド素子、６・
・・ヘッドシライダのディスクとの摺動面。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．スピネル構造の非磁性ＭＲ＿２Ｏ＿４系酸化物（た
   だし、Ｍは二価の金属，Ｒは三価の金属を示す）に熱膨
   張率が前記酸化物より大きく、かつ、高温で耐酸化性の
   粒子が分散されていることを特徴とする磁気ヘッド用焼
   結体。
2. ２．前記非磁性ＭＲ＿２Ｏ＿４系酸化物中のＭがＭｇ，
   Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｏ及びＺｎよりなる群から選択した少な
   くとも一種の金属、ＲがＡｌ，Ｃｒ及びＦｅよりなる群
   から選択した少なくとも一種の金属であることを特徴と
   する特許請求項第１項記載の磁気ヘッド用焼結体。
3. ３．前記粒子が．ＴｉＮ，Ｃｒ＿３Ｓｉ，Ｃｒ＿３Ｃ＿
   ２，ＴｈＣ＿２，ＭｏＳｉ＿２，ＴａＳｉ＿２よりなる
   群から選択した少なくとも一種の非酸化物である特許請
   求項第１項または第２項記載の磁気ヘッド用焼結体。
4. ４．前記粒子の含有量が、３〜５０ｖｏｌ％である特許
   請求項第１項，第２項または第３項に記載の磁気ヘッド
   用焼結体。
5. ５．前記非磁性ＭＲ＿２Ｏ＿４系酸化物と粒子とが実質
   的に反応しない温度で焼結することを特徴とする特許請
   求項第１項記載の焼結体の製造方法。
6. ６．磁気テープ型磁気記録装置における磁気ヘッドが、
   特許請求項第１項に記載の材料を含有していることを特
   徴とする磁気ヘッド。
7. ７．磁気ディスク型磁気記録装置における磁気ヘッドス
   ライダが、特許請求項第１項に記載の材料を含有してい
   ることを特徴とする磁気ヘッドスライダ。