JPH0416553A - 磁気ヘッドスライダ - 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〕 本発明は磁気ヘッド用スライダの改良に係わり、詳しく
は、摺動耐久特性に優れたチタカル系スライダの提供に
関する。

〔従来の技術〕

従来から、磁気へラドスライダは、非磁性セラミクク構
造部材（スライダ）をフェライト等の金属酸化物磁性材
料による磁気へラドコアに接合して、磁気ヘッドコアの
磁気メディアに対する接触摺動特性および摺動耐久特性
を改良するものとして知られている。

従って、この磁気へラドスライダのセラミック組成物に
対しては、−殻内には、耐久性を中心とする次の特性が
要求されている。

第一に、使用するフェライトコアと熱膨張係数が近い必
要がある。

これは、両者の熱膨張係数を近ずけることで、両者の接
合部におけるクラックや歪の発生が防止できるからであ
る。

具体的な例としては、近年の高記録密度化に適した磁気
へラドコア材料であるＭ　ｎ　−Ｚｎ系フェライトは熱
膨張計数が１００°Ｃ〜５００℃で１００〜１２０Ｘ１
０−７／℃の範囲にあるので。

スライダ用セラミックとしてはこのＭ　ｎ　−Ｚ　ｎ　
系フェライトと熱膨張係数が近い通称チタカル系（チタ
ン酸カルシウム系、Ｃａ　ＯＴ　！Ｏｔ系、以下略）材
料を主成分とするセラミック組成物が多く用いられてい
る。

第二に、摺動耐久特性が優れている必要がある。

これは、磁気へラドコアに対する磁気メディアの数値回
転を越える摺動によってもその特性を劣化させないよう
にスライダで保護するためである。

具体的には、これらの特性はセラミック組成物の物理的
・機械的特性に依存し、充填率や結晶強度等によって左
右される。

第三Ｋ、セラミック組成物の機械加工性が良い必要があ
る。

これは、セラミック組成物をスライダに機械的に加工す
る際に、スライダの欠けや摺動面の表面粗化や穴欠陥等
の発生を防止するためである。

これらは、磁気ヘッド及び磁気メディアの電磁変換特性
や信頼性に影響を４菟、用いるセラミック組成物の品質
に大きく影響される。

例えば、穴欠陥の発生は、セラミック組成物そのものに
含まれている場合と研磨加工時に発生する場合とがあり
、各々の発生機構は異なっている。

上記のように１Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを磁気へラドコ
ア材として用いる磁気ヘッド用のスライダに用いるセラ
ミック組成物は、主成分をチタヵル系材料として主成分
の熱膨張係数を合わせ、さらに、摺動耐久特性や機械加
工性も優れている。

つまり結晶の機械的強度が高くかつ空洞などの穴欠陥が
少ない必要があり、従来から、以下のような工夫が為さ
れていた。

ｔｓｌに、チタカル系材料を主成分とするセラミック組
成物に種々な副成分を添加して、上記の摺動耐久特性や
加工性を改良する試みで、例えば、特公昭６１−５８４
２９ではＭｇＯおよびＺｒＯ，を、また特公昭６２−３
２１５３ではｙ、ｏ、をそれぞれ添加して焼成体の緻密
化を計っている。

上記例以外にも、ｋｌｖｏｓ　、Ｓ　ｒ　Ｏｘ　、Ｂａ
Ｏ１ＳｒＯ等の副成分を添加し、上記機械的強度や加工
性を改善している例もある。

一般に、これらの添加物は、セラミック組成物の多結晶
セラミックを緻密化する働きがあるとされている。

これは、これらの添加物が主成分の素地との間に固溶体
を作り素地の結晶粒粗大化を防ぐためで、これには焼成
条件として結晶粒界を残しながら焼成を進めることが重
要であるとされている。

第２に、仮焼成後の粉砕粒径を微小化することで、同じ
く特公昭２−３２１５３にも見られるように、大きな穴
欠陥の減少には有効である。

第３に、焼成体への熱間静水圧プレス処理が知られ、粉
末成形などに応用されている。また近年、粉末原料を用
いて空洞の少ない焼成体を得る方法として、従来の乾式
プレス法に比べて多量の熱可塑性バインダーを用い、１
００〜２００℃で成形を行う粉末射出成形法が知られて
いる。該製造方法によれば、従来の乾式プレス法に比べ
て粉末間の接触抵抗が小さいため比較的均質で、大きな
空洞の無い成形体を得ることができるとされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、磁気記憶装置における高記録密度化が著しく進展
し、磁気ヘッドに対しても、線記録密度を向上させる目
的から、磁気メディアとの密着性を高めて、電磁変換に
おける両者間の間隙損失を低下させる必要がある。

従って、この高記録密度用磁気ヘッド用のスライダに対
しても、従来以上に、摺動耐久特性や機械加工性が良い
ことが要求されている。

しかしながら、これらの新しい高記録密度磁気ヘッド用
のスライダを、上記従来の技術によって作成しても、メ
ディアと磁気ヘッドとの相互の摺動面に傷が発生する問
題点が生じている。

これは、スライダの媒体摺動面の部分的な表面荒れや穴
欠陥或は部分的な欠けに起因すると考えられ、さらに従
来許容されていたかもしれないスライダ表面の粗さや傷
が、高記録密度磁気ヘッドでは問題とされるためとも考
えられる。

また、磁気ヘッドとメディアとの密着性を高めるために
摺動面を従来以上に平滑化し接触圧も高く設定されてい
ることに起因する。

これ等の問題点は、本質的にはスライダ用セラミック組
成物の摺動耐久特性と機械加工性が、高記録密度磁気ヘ
ッド用のスライダに要求される特性を満たしていないた
めで、例えば、従来の方法で得られた組成物には２〜５
μｍの空洞が多々見られ、また表面の研磨面も粗く、こ
れらが摺動面で悪い作用をもたらしている。

これらの問題点に対して、第一にＣａＯ，ＭｇＯ。

Ａ　Ｉ　！　Ｏｓ　、Ｚ　ｒ　Ｏｘ　　等の副成分を添
加して特性を改善する試みは、高記録密度磁気ヘッド用
のスライダには、充分な効果が得られなかった。

また、Ａｌ、０８．Ｚ　ｒＱ、　　等の酸化物の添加は
、強度の低いチタカル主成分素地中にこれらの添加元素
が分散されて、素地結晶を強化する働きがあるが、組成
物中の空洞の減少には効果がなく、むしろＺｒＯ，の場
合には、焼成冷却中に正方晶より単斜晶に体積膨張をと
もなう結晶変態を起こすために脆くなり、研磨加工中に
組成物が割れ易くなる問題点を生じる。

第二に、仮焼成後に粉砕する粒径を従来よりさらに小さ
くする試みも行ったが、過粉砕や分散不良による凝集等
の問題を起こし粉砕粒径だけでは解決が困難である。

さらに従来のＭｇＯやＣａＯ等の添加物は、活性なため
に微細な径に粉砕すると分散が著しく困難で凝集を起こ
し易く、そのうえ、混合工程および粉砕工程に水を使う
と水酸化物を容易に生成し易く、むしろ空洞の残留の原
因となっている。

第３に、焼成時に焼成体への熱間静水圧プレス処理は、
チタカル系材料の焼成が常圧大気中で行われることから
、セラミック中に孤立した空洞の中のガスにより容易に
消滅させることはできない。

しかし、粉末射出成形では残留する空洞の除去には効果
的であるが、やはり、２μｍを越える穴欠陥の発生がみ
られ、成形方法だゆで解決することは困難である。

以上のように、従来の技術によっては高記録密度磁気ヘ
ッド用のスライダとして、摺動耐久特性と機械加工性を
満足する磁気ヘッド用スライダを提供することが困難で
ある。

本発明の目的は、媒体摺動面の研磨面に１，５μｍ以上
の空洞欠陥がなくかつ摺動耐久特性に優れたチタカル系
磁気へラドスライダを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、チタカル系主成分に、側温加物として２．０
〜４０モル％のＹ、Ｏ，を含有する部分安定化ジルコニ
アを、チタカル系主成分１００重量部に対して０．５〜
６．０重量部加えた組成によつて、前記課題を解決し、
媒体摺動面の研磨面における穴欠陥の径が１．５μｍを
越えない摺動耐久特性に優れた磁気へラドスライダの提
供を可能とした。

ここで、チタカル系主成分とは、Ｃａ０３０〜５０モル
％、　Ｔ　ｉＯｘ　５０〜７０モル％の組成範囲よりな
り熱膨張係数が１００〜１２０Ｘ１０″″７／℃の範囲
にある組成物である。

また、ジルコニアに部分安定化をもたらすＹ、０．のド
ープ量は、２％以下では安定化せず５％以上では結晶強
度が低下する。

さらに、部分安定化ジルコニアの添加量は。

多すぎると機械加工性が著しく困難となり、所望の形状
を効率よく製造することが不可能となり、また少なすぎ
ると上記効果が得られない。

〔作用〕

従来の技術によるセラミック組成物が大きな穴欠陥を有
していたのは、従来の添加物が主成分結晶に固溶して焼
成温度を低下させる作用を有することｈ・ら、成形体中
の空隙を外側に追（・出す前に、結晶粒の粗大化を起こ
し外部への空隙の逃げ道を閉ざしてしまうためと考えら
れ、この空隙の存在が組成物の摺動耐久性や機械的加工
性を劣化させていた。

本発明になるスライダのセラミック組成物は、添加され
た部分安定化ジルコニアが、チタカル系のＣａ　Ｔ　ｉ
　ＯｓやＴｉｅ、等の結晶相から成る主成分素地粒径に
対して充分に小さいので、それらの周囲に細かく分散さ
れ、ＣａＴｉＯｓ及びＴｉｅ、等の境界に、それぞれ従
来の添加物の固溶体より融点の高い固溶体相を作り、こ
の固溶体相が各相の結晶粒の粗大化を妨ぎ、かつ空隙の
ない緻密な結晶を徐々に形成する働きをする。

この作用は、ＺｒＯ，とＹ２Ｏ３とを上記主成分に同時
に添加しても効果は極めて少ない。

これは本発明では、添加側元素として、平均二次粒径が
０．３μｍと著しく微細な部分安定化ジルコニアを用い
ているが、この部分安定化ジルコニアは化学的に比較的
安定なので微細にもかかわらず粉末射出成形有機バイン
ダーへ凝集せずに分散でき、主成分素地結晶の周囲へ均
一に分散でき、主成分素地結晶の部分的異常成長を抑制
する働きをする。

以下に、本発明の詳細を実施例に基づいて説明する。

〔実施例〕

ｆｉｌ　　本発明の実施例のためにＣａＣＯ３、Ｔｉ０
ｚ、平均粒径が０．３μｍのＹ２Ｏ３添加部分安定化Ｚ
ｒＯ２を、また、比較実施例のために市販のＣａＣ０，
、Ｔｉｏ２．ＭｇＯ，Ｙ２Ｏ，、及び粉砕して平均粒径
２μｍとした電融ＺｒＯ２とを準備する。

（２）　　表１に示す本発明および比較例の各組成にな
るように各成分を秤量し、これに蒸留水を加えて、ボー
ルミルで混合し乾燥した後に、ｚ０００℃の焼成温度で
大気中２時間の仮焼成を行う。

（３）仮焼した原料をボールミルによって平均粒径０．
７〜０．９μｍの粉砕粉を、また、粒径の影響の比較例
として平均粒径１．８８μｍ及び平均粒径０．４５μｍ
の粉砕粉をボールミルの粉砕時間を変えて作成。

（４）　　これらの粉砕粉１００重量部に対して粉末射
出成形用のバインダとしてＥＶＡ　（エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体）１０重量部、ＡＰＰ（アタクチックポリ
プロピレン）５重量部、パラフィンワックス５重量部お
よびＤＰＦ（ジブチルフタレート）２重量部を添加し混
合・混練りする。

（５）　　射出成形機にてフロッピーへラドスライダ形
状に成形し、脱バインダ後１２７０℃で大気中２時間の
焼成を行う。

（６）得られた焼成体及び磁気へラドスライダ加工物に
ついて表２に示す項目の特性の以下の測定を行う。

イ）　研磨面のＳＥＭ観察による結晶粒径測定、平均空
洞径測定 口）相対密度測定（粉砕焼成粉を乾燥後に定容積膨張法
により測定） ・・）熱膨張計数測定 二）　　１ｏｏｏ万回パステスト後のメディア傷及びヘ
ッド摺動面傷の測定 ここで、表１は本発明になるスライダの実施例のセラミ
ック組成物１０種の各成分の組成割合と粉砕粒径を示す
表で、副部加物成分と粉砕粒径及び部分安定化ジルコニ
アの添加物等の影響を調べる比較例についても示され、
また、表２は表１の組成で得られたスライダの各種特性
を示す表で、表１の組成に対応させて示されている。

実施例の結果を示す表２から、本発明のＹ２Ｏ。

添加部分安定化ジルコニアを添加した組成のスライダは
、結晶粒径が微細で、焼成体に残留する空洞数が少なく
かつその径も小さく、かつ摺動耐久性に優れていること
が明らかとなった。

また媒体摺動面の研磨工程で発生する研磨面組成物の脱
落による不良が大幅に低減し、そしてＦＤとの摺動テス
トに於いても、ディスク及びヘッド摺動面の損傷はみら
れなかった。

他方の比較例の組成においては、Ｎ１１ｌ及びＮ１１１
２の粉砕粒径の影響は、大きすぎてもまた過度に粉砕し
ても大きい空洞の発生があった。

同様に添加成分の比較例のＭｇＯ（ｆａｔ　４　）及び
ＭｇＯと部分安定化ジルコニア（Ｎｎ１５）では、結晶
粒径は減少したが粒界に２〜３μｍの空洞が数多く観察
され、ＦＤ中の減摩材による条痕と表面粗化がみられた
。

部分安定化ジルコニアではない電融ｚ　ｒ　ｏ２（Ｎｎ
１３）の比較例では、結晶粒の粗大化と大きな空洞が観
られ、さらに、媒体摺動面の研寄加工工程で組成物の脱
落部分も観察できた。

同様に、電極ＺｒＯ，とＹ２Ｏ，を添加した隘１６の比
較例では、電融ＺｒＯ，単独（ｆｆｉ１３）と酷似した
結果が得られた。

〔発明の効果〕

上記のように、本発明のスライダは、従来と比較して摺
動耐久性に優れているので、高記録密度磁気ヘッド用の
スライダの提供が可能となった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　熱膨張係数が１００〜１２０×１０＾−＾７／℃の範
   囲にあり、ＣａＯ３０〜５０モル％、ＴｉＯ＿２５０〜
   ７０モル％の組成範囲にあるチタカル系主成分に副添加
   物を加えて特性を改良してなる磁気ヘッド用スライダに
   おいて、 前記副添加物として２．０〜４．０モル％のＹ＿２Ｏ＿
   ３を含有する部分安定化ジルコニアを、前記チタカル系
   主成分１００重量部に対して０．５〜６．０重量部加え
   て、媒体摺動面の研磨面における穴欠陥の径が１．５μ
   ｍを越えないことを特徴とする磁気ヘッドスライダ。