JPH05109024A - 磁気ヘツド用基板材料 - Google Patents

磁気ヘツド用基板材料

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JPH05109024A
JPH05109024A JP3297888A JP29788891A JPH05109024A JP H05109024 A JPH05109024 A JP H05109024A JP 3297888 A JP3297888 A JP 3297888A JP 29788891 A JP29788891 A JP 29788891A JP H05109024 A JPH05109024 A JP H05109024A
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JP
Japan
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magnetic head
slider
tic
zro
substrate material
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JP3297888A
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Otojiro Kida
音次郎 木田
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】摺動特性に優れ、高強度、高靭性、耐摩耗性に
加えて、小さい比抵抗のため耐摩擦帯電性が小さい磁気
ヘッド用として好適な基板材料を提供する。 【構成】Y23 またはMgOを固溶させた正方晶Zr
2 を主成分とし、TiCを15〜40重量%かつT
i、Zr、Mo、W、Ta、Nb、Crの珪化物の少く
とも1つを5〜20重量%含む磁気ヘッド用基板材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐久性、耐摩耗性、潤
滑性に優れた磁気ヘッド基板(スライダー)材料に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年磁気ディスク装置の分野において増
大する高記録密度化の要請に応えるため、薄膜磁気ヘッ
ドが急速に普及しつつある。薄膜磁気ヘッドはセラミッ
クス製スライダーの後端面に磁気信号の記録再生を行う
薄膜素子が形成された構造を有しており、スライダーが
磁気ディスクの高速回転(20〜40m/s)によって
発生する空気層流に乗って磁気ディスク面上にわずかに
浮上(0.2〜4μm)することを利用し磁気ディスク
に対して記録の書き込み、読み取りを行う機能を有す
る。したがってスライダーは磁気ディスク回転の起動、
停止時は十分な空気層流が得られないため必ず磁気ディ
スクと摺動し、いわゆるコンタクト・スタート・ストッ
プ(CSS)動作を行う。さらにスライダーは定常浮上
中であっても振動や塵埃の介入などの外的要因によって
浮上高さや浮上姿勢が乱れることが避けられない。
【0003】記録密度を大きくするために浮上高さは一
層小さくなりつつあるため、このような乱れによりスラ
イダーが高速回転中の磁気ディスクと衝突する回数がま
すます増大してきている。
【0004】これらのことからCSS性能を向上させる
ためには、磁気ヘッドのスライダーの摺動性を高めるこ
とが重要である。更にスライダーの表面が平滑で気孔が
存在しないこと、耐摩耗性が良いことが必要である。
【0005】又磁気ヘッドは上に述べた如く、磁気ディ
スクに接触摺動する時に摩擦帯電する。この帯電量が過
度に大きくなると磁気トランスジューサーの信号巻線に
ノイズが発生したり、磁気ヘッドの浮上量が変わったり
する恐れがある。そこで摩擦帯電のできるだけ生じない
材料で磁気ヘッドのスライダーを構成することが望まし
い。
【0006】更に磁気ヘッドのスライダーは例えば特開
昭55−163665に示されているように極めて複雑
な構造をしているものであるが、このような複雑な構造
の磁気ヘッドを生産性良く作るには、スライダー構成材
が機械加工性に優れていることが必要である。即ち加工
時の切削抵抗の少ないことや切削ブレード等への目づま
りのないことやクラックやチッピングの生じないことが
重要である。
【0007】従来のスライダー材料としては薄膜素子の
形成性が良好な点からAl2O3系セラミックが広く知られ
ており、改良提案も多い。例えば特開昭61−1588
62、特開昭60−231308、特開昭60−183
709及び特開昭60−179923に示されたものが
ある。
【0008】これらはいずれも Al2O3−TiC とその他の
添加粒子からなっており、耐摩性や加工性の向上が図ら
れている。又一方ZrO2系を主成分としたスライダー材料
が例えば特開昭60−171617、特開昭63−27
8312、特開昭60−66404等に多く示され、摺
動特性が良好であるスライダーが提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の A
l2O3−TiC からなるスライダーは、機械加工性や耐摩耗
性に優れるものの高精度の複雑な形状のスライダーを加
工する時クラック、チッピングも少なくなく、加工歩留
を落としており、より破壊靭性、摺動特性の向上が強く
望まれている。
【0010】又 ZrO2 を主成分としたスライダーは Al2
O3−TiC と比べ摺動特性に優れているが、耐摩耗性や加
工性に劣るとされている。このように種々のスライダー
材料が提案されているが、摺動特性、耐摩耗性、破壊靭
性の高い機械加工性に優れた材料が強く望まれている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題点を
解決すべくなされたものであり、Y2O3又は MgOを3〜7
重量%(以下同じ)含む正方晶 ZrO2 を主成分とし、Ti
C を15〜40%含み、かつ Ti ,Zr ,Mo ,W ,Ta ,Nb ,
Crの珪化物のうち少なくとも1種を5〜20%含んでな
ることを特徴とする磁気ヘッド用、特に薄膜磁気ヘッド
用基板材料を提供するものである。
【0012】本発明は摺動特性の優れる正方晶 ZrO2
主相とし、耐摩耗性、導電性付与のためのTiC を分散
し、潤滑性の優れた Ti ,Zr ,Mo ,W ,Ta ,Nb ,Crの珪化
物のうち少なくとも1種を添加して分散した構成相から
なる摺動特性、耐摩耗性、機械加工性に優れた基板材料
を得ることができる。
【0013】本発明の主構成相である正方晶 ZrO2 は、
Y2O3又は MgOが3〜7%固溶された正方晶 ZrO2 とする
必要がある。Y2O3や MgOが3%より少ないと単斜晶 ZrO
2 が増加し、焼結体冷却中にマイクロクラックが発生し
機械的強度が著しく低下し、7%より多いと立方晶 ZrO
2 が増加して強度、破壊靭性が著しく低下するため好ま
しくない。
【0014】本発明においては正方晶 ZrO2 主相の結晶
粒径は2μm以下とすることが望ましく、2μm以下に
することによって、強度、破壊靭性が向上し、機械加工
性やチッピングを小さくすることができる。後述するよ
うに TiCや特定の Ti ,Zr ,Mo ,W ,Ta ,Nb ,Crの珪化物
のうち少なくとも1種を正方晶 ZrO2 主相中に分散する
ことにより正方晶 ZrO2 相の結晶粒の成長を抑制し、Zr
O2相の結晶粒を微細化することができる。
【0015】本発明において耐摩耗性、帯電防止機能を
付与する TiCは正方晶 ZrO2 構成相中に均一に分散した
状態で含有することが必要である。TiC の含有量は15
〜40%であるが、これは耐摩耗性、導電性さらには正
方晶 ZrO2 の結晶粒の微細化のために必要であり、15
%以下では導電性や耐摩耗性の点で不十分であり、40
%以上では TiCが高硬度であるため摺動特性が低下する
ため好ましくない。
【0016】本発明においてはさらに潤滑特性に優れ、
正方晶 ZrO2の結晶粒の成長を抑制し、高熱伝導率を付
与する Ti ,Zr ,Mo ,W ,Ta ,Nb ,Crの珪化物のうち少な
くとも1種を正方晶 ZrO2 −TiC 構成相中に分散して含
有することが必要である。これら珪化物の含有量は焼結
体中において5〜20%で、これは潤滑性や正方晶ZrO2
の結晶粒の微細化の為必要であり、5%以下では潤滑
性、高熱伝導率化が発揮されず、20%以上では緻密な
焼結体が得られずかえって正方晶 ZrO2 結晶粒の成長を
促進する等好ましくない。
【0017】本発明を構成する Y2O3 又は MgOで固溶さ
れた正方晶 ZrO2,TiC,Ti,Zr,Mo, W,Ta,Nb,Crの珪化物の
原料の粒度は平均粒径が0.1μm以下として使用する
ことが好ましくは必要である。これは、0.1μm以上
では焼結して生成する結晶粒が大きくなり、基板の表面
の平滑性が低下するので好ましくないからである。又不
純物としては少量の他の成分が存在しても構わないが、
0.5%以下特には0.1%以下にすることが望まし
い。
【0018】本発明は以上の構成によりなるが、本発明
のセラミックスを製造するには0.1μm以下の Y2O3
又は MgOで固溶された ZrO2 粉末、TiC 粉末、Ti ,Zr ,
Mo ,W ,Ta ,Nb ,Cr の珪化物のうち少なくとも1種の粉
末を所定の割合で配合し十分混合して乾燥し、ホットプ
レスを使用して焼結体を得ることができる。
【0019】又上記の混合粉末に少量のバインダーを添
加してスプレイドライヤーにて造粒し、この造粒物をC
IPにより成形し、真空又は非酸化雰囲気中で常圧焼結
や予備焼成HIP(Sinter−HIP)やカプセルHIP
(カプセル中に封入)しても同様の効果が得られる。
【0020】このホットプレスを行う場合の焼結温度は
得られるセラミックスの性能を大きく左右するため14
00〜1600℃が好ましく、焼結温度が1400℃以
下では密度が低く緻密な焼結体は得られず、1600℃
を超えると正方晶ZrO2の結晶粒の成長が著しくなるので
好ましくない。
【0021】
【作用】前述した如く、摺動特性に優れた正方晶 ZrO2
を主相とし、耐摩耗性、導電性付与の TiCを正方晶 ZrO
2 主相中に分散して強度や破壊靭性等の機械加工性を良
好にし、潤滑性や正方晶 ZrO2 の結晶粒の成長を制御
し、高熱伝導率を付与するZr ,Ti ,Mb ,W ,Ta ,Nb ,Cr
の珪化物のうち少なくとも1種を分散したものであっ
て、これらの相互作用によって薄膜磁気ヘッド用基板材
料としての摺動特性、耐摩耗性、機械加工性、潤滑性に
優れた特性を呈するものと考えられる。
【0022】
【実施例】以下本発明を実施例に基づいて説明する。原
料として Y2O3 又は MgOを3〜7%固溶させた ZrO2
末(純度99%、平均粒径0.03μm)とTiC 粉末
(純度99%、平均粒径0.1μm以下)とZr,Ti ,Nb
,W ,Ta ,Nb ,Crの珪化物のうち1種(純度99%、平
均粒径0.1μm以下)を所定の割合にて配合し、ボー
ルミルにてエタノール溶媒を用い ZrO2 ボール(部分安
定化 ZrO2 ボール)で10時間混合粉砕した。この混合
粉末をエバポレーターで乾燥し、エタノールを抽出し乾
燥して軽く解砕した。
【0023】この粉末をホットプレスの黒鉛鋳型内に充
填し圧力350kg/cm2 、温度はそれぞれ1400
〜1600℃、Ar雰囲気下で1時間ホットプレスし、6
0mmφ×厚み5mmの焼結体を得た。
【0024】焼結体の物性として密度はアルキメデス法
により測定し、理論密度を除して相対密度を求め、曲げ
強度は JIS R 1601 「ファインセラミックスの曲げ試験
法」に従って測定した。
【0025】又破壊靭性はSEPB法( Single Edge P
re-Cracked Beam 法)により測定した。即ち JIS R 160
1 に準拠した試料を用意しビッカース圧子圧入により圧
痕をつけた後、予亀裂を入れるための荷重を加え、イヤ
ホンでポップイン(Pop−in)を検知した。続いて
予亀裂長さを測定するために着色を行い、そして曲げ試
験を行って破断荷重を測定した。破断試料の予亀裂長さ
を測定した後、破壊靭性の算出式により破壊靭性を求め
た。
【0026】ビッカース硬度は曲げ試験片の鏡面研磨面
を用い荷重300gにてビッカース硬度計により測定し
た。比抵抗の測定は曲げ試験片を用い、4端子法にて測
定した。
【0027】上記と同様な方法にて製作した60mmφ
×厚み5mmの焼結体で磁気ヘッドスライダーとしての
評価試験を行った。
【0028】得られた焼結体を鏡面研磨してダイヤモン
ド切断砥石で切断し、角部の微細なチッピングを顕微鏡
にて観察することにより行った。このチッピング試験は
幅0.28mm及び直径52mmのレジノイド砥石(3
0μmのダイヤ砥粒を有するカッター)を用い、切込み
0.3mm,送り量5mm/secで実施した。チッピ
ング深さが2μmを超えない場合実質的にスライダー品
質に影響を及ぼさず満足すべき品質を維持するもので、
これを○で示し、2μmを超える場合は△及び著しいチ
ッピングの場合は×として示した。
【0029】又摺動性及び耐摩耗性は焼結体から実際の
薄膜磁気ヘッド形状に切り出し、磁気ディスクと接触さ
せてディスクを回転させるCSS試験により特性を評価
した。
【0030】摺動性はディスクとヘッドのCSS試験に
より摩擦係数を求め、摩擦係数が0.5より小さいもの
を○で示し、摩擦係数が0.5より大きいものは△及び
著しく大きい場合は×として示した。耐摩耗性はCSS
試験を10000回繰返し、磁気ヘッドスライダーの摺
動面の傷の有無について評価した。
【0031】比較例として Al2O3−TiC 30%基板と Y
2O3 5.2wt%で部分安定化されたZrO2−TiC 30%
基板を用いて比較した。それぞれの結果を表1、表2に
示した。
【0032】表1、表2の結果から示されるように本発
明は高密度で比抵抗が小さく、硬度、曲げ強度も高く、
特に破壊靭性は Al2O3−30%TiC 基板に比べると2〜
3倍、ZrO2( Y2O3 5.2%部分安定化)−30% TiC
基板と比べて約1.4倍程度向上している。曲げ強度は
磁気ヘッドスライダーとして問題のない強度を示してい
る。
【0033】磁気ヘッドスライダーとしての評価では鏡
面研磨した場合の気孔はほとんど観察できず、耐チッピ
ング性、耐摩耗性、摺動特性は比較例と比べて優れてお
り、スライダーとして最適なものである。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【発明の効果】本発明の磁気ヘッドスライダー(基板)
材料は摺動特性に優れた高強度高靭性の正方晶ZrO2を主
構成相とし、これに耐摩耗性、導電性付与のためのTiC
を正方晶ZrO2相中に分散し、潤滑性の優れたTi、 Zr、 M
o、 W、 Nb、 Ta、 Cr の珪化物のうち1種以上を添加して
均一に分散されたものであり、摺動特性、潤滑性、耐摩
耗性、機械加工性に優れ、且つ比抵抗が小さく摩擦帯電
性が小さく、高熱伝導率の優れた技術的長所を有するも
のである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Y2O3又は MgOを3〜7重量%含む正方晶 Z
    rO2 を主成分とし、TiC を15〜40重量%含み、かつ
    Ti ,Zr ,Mo ,W ,Ta ,Nb ,Crの珪化物のうち少なくとも
    1種を5〜20重量%含んでなることを特徴とする磁気
    ヘッド用基板材料。
  2. 【請求項2】請求項1において正方晶 ZrO2 の平均結晶
    粒径が2μm以下である磁気ヘッド用基板材料。
JP3297888A 1991-10-18 1991-10-18 磁気ヘツド用基板材料 Withdrawn JPH05109024A (ja)

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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990107