JPH05120635A - 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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JPH05120635A
JPH05120635A JP3307069A JP30706991A JPH05120635A JP H05120635 A JPH05120635 A JP H05120635A JP 3307069 A JP3307069 A JP 3307069A JP 30706991 A JP30706991 A JP 30706991A JP H05120635 A JPH05120635 A JP H05120635A
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JP
Japan
Prior art keywords
zro
magnetic head
substrate material
slider
tib
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3307069A
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English (en)
Inventor
Otojiro Kida
音次郎 木田
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】少なくとも正方晶ZrO2を含むZrO2相を重量%で
20〜65%含有せしめた残部がTiB2を主成分とした薄
膜磁気ヘッド用基板材料。 【効果】磁気ヘッド用基板材料として適したもので摺動
性、耐摩耗性、破壊靭性に優れ、電気的性質としても比
抵抗が小さく摩擦帯電性も小さい。

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、耐摩耗性に優
れた磁気ヘッド基板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、磁気ヘッド特
に薄膜磁気ヘッドが急速に普及しつつある。薄膜磁気ヘ
ッドは基板となる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(2
0〜40m/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
スクと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号に示されているように極めて複
雑な構造をしているのであるが、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号、特開昭60−231308号、特開昭60−1
83709号及び特開昭60−179923号等に示さ
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、耐摩耗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号、特開昭63
−278312号、特開昭60−66404号等に多く
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ー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
工する時クラックや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
工性は劣るとされている。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、TiB2を主成分とし、少
なくとも正方晶 ZrO2 を含む ZrO2 相を20〜65重量
%含むことを特徴とする磁気ヘッド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】本発明は耐摩耗性、高硬度、導電性のTiB2
を主構成相とし、摺動特性、破壊靭性の優れた単斜晶と
正方晶の ZrO2 が共存して、または正方晶 ZrO2 が分散
強化した焼結体からなる摺動特性、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】本発明において主成分である少なくとも正
方晶 ZrO2 を含む ZrO2 相と TiB2は重量%(以下同
じ)で前者が20〜65%、後者が残部の割合である。
これらの限定理由は ZrO2 相が多すぎると比抵抗が高く
なり帯電性も高くなり、又粒界層に生成する硼化チタニ
ウムジルコニウム固溶体の生成が少なくなるとともにZr
O2の結晶成長が起こりやすくなるため破壊靭性が低下す
る等のためであり、少なすぎても TiB2 が高硬度、難焼
結性であり焼結しにくくなるとともに、単斜晶ZrO2を正
方晶 ZrO2 と共存させて用いた場合転移に伴なう体積変
化により亀裂が生成し、又 Y2O3 や MgOで部分安定化し
た正方晶 ZrO2 のみを用いた場合では破壊靭性の向上に
は効果が少ないからである。望ましい割合は前者が30
〜60%、残部が TiB2 である。
【0014】本発明の分散強化相である ZrO2 は、少な
くとも正方晶 ZrO2 特に Y2O3 又はMgO が3〜7%固溶
した正方晶 ZrO2 とする必要がある。単斜晶 ZrO2 を共
存する場合は Y2O3 や MgOで固溶されていない粉末であ
り、TiB2との合量に対して20%以下では単斜晶から正
方晶への転移が少ないため、亀裂の発生が起こり焼結体
が取れなくなるため好ましくなく、65%以上では粒界
層に生成する硼化ジルコニウムチタニウム固溶体の生成
が少なくなり ZrO2 の粒生成が著しくなるため好ましく
ない。
【0015】又正方晶 ZrO2 の場合には ZrO2 中に Y2O
3 又は MgOが3%より少ないと単斜晶ZrO2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 ZrO2 が増加して強
度、破壊靭性が低下するため好ましくない。
【0016】本発明は主成分である TiB2 と分散強化材
である少なくとも正方晶の ZrO2 およびこれと単斜晶 Z
rO2 の共存した相及び粒界層が TiB2 と ZrO2 との反応
により生成する硼化ジルコニウムチタニウム固溶体で構
成されるが、これらの構成相の結晶粒径は2μm以下で
あることが望ましく、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。
【0017】本発明においてはより結晶粒径を小さくす
るため、用いる原料の粒度を細かくし、平均粒径が0.
1μm以下が必要で、0.1μmを超えると焼結して生
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。
【0018】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。
【0019】本発明は以上の構成によりなるが、本発明
の焼結体を製造するには0.1μm以下の TiB2 粉末、
単斜晶 ZrO2 粉末又は Y2O3 又は MgOで固溶された正方
晶ZrO2粉末を所定の混合割合で配合し十分混合粉砕して
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。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CIP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15
00〜1700℃が好ましく、焼結温度が1500℃以
下では密度が低く緻密な焼結体は得られず、1700℃
を超えると構成相であるTiB2や単斜晶及び正方晶ZrO2の
共存相の粒成長が著しくなるので好ましくない。
【0021】
【作用】本発明においては導電性、高硬度、耐摩耗性の
TiB2 を主成分とし、摺動特性、破壊靭性の優れた正方
晶の ZrO2 またはこれに単斜晶 ZrO2 が共存して分散強
化した焼結体からなり、さらに粒界層が TiB2 と ZrO2
との反応によって生成する硼化ジルコニウムチタニウム
固溶体(ZrTi)B2 により構成相の粒成長を抑制し気孔の
ない緻密な微細組織に形成したものであって、これらの
相互作用によって最適化されたものは薄膜磁気ヘッド用
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 TiB2 粉末(純度99%、平均粒径0.1μm
以下)と単斜晶ZrO2粉末(純度99%、平均粒径0.0
3μm)又は Y2O3 又は MgOを3〜7%固溶させた正方
晶 ZrO2 粉末(純度99%、平均粒径0.03μm)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1500
〜1700℃、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。比較例として Al2O3
−TiC 30%基板と Y2O3 5.2%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。
【0031】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2〜
2.5倍、ZrO2( Y2O3 5.2%部分安定化)−30%
TiC基板と比べて約1.3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。
【0032】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。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【発明の効果】本発明の磁気ヘッド基板は、耐摩耗性、
導電性高強度のTiB2を主構成相とし、摺動特性に優れた
高靭性の正方晶のZrO2にて分散強化した緻密な焼結体で
あって、摺動特性、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い高熱伝導率の優れた
技術的長所を有するものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】TiB2を主成分とし、少くとも正方晶 ZrO2
    を含む ZrO2 を20〜65重量%含むことを特徴とする
    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 は ZrO2中
    に3〜7重量%の Y2O3 又は MgOを含有するものである
    磁気ヘッド用基板材料。
  3. 【請求項3】請求項1において構成相が硼化チタニウ
    ム、単斜晶及び正方晶 ZrO2 で粒界層が硼化チタニウム
    ジルコニウム固溶体からなる磁気ヘッド用基板材料。
JP3307069A 1991-10-25 1991-10-25 磁気ヘツド用基板材料 Withdrawn JPH05120635A (ja)

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Legal Events

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990107