JPH07309660A - 磁気ヘッド用非磁性材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁性材料として金属磁性薄膜を用いる積層型
磁気ヘッドに対応できる熱膨張計数を有するスライダー
材を提供する。 【構成】 ５０乃至８５ mol％のＣａＴｉＯ₃ と、１５
乃至５０ mol％のＬａＣｏＯ₃ とからなる。または、１
０乃至８５ mol％のＣａＴｉＯ₃ と、１５乃至５０ mol
％のＬａＣｏＯ₃ と、４０ mol％以下のＮｉＯからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッド用非磁性材
料に関し、特に、コンピュータの外部記憶装置であるハ
ードディスク装置やフロッピーディスク装置、ＶＴＲ、
及びディジタルオーディオ装置等に使用される磁気ヘッ
ドの中で、アモルファス合金やＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金
（センダスト）等の金属磁性薄膜を利用する積層型磁気
ヘッドに基板として使用される非磁性材料、いわゆるス
ライダー材に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属磁性薄膜を利用する外部記憶装置用
磁気ヘッドが登場する以前、磁気ヘッド用スライダー材
としては、チタン酸バリウム系、またはチタン酸カルシ
ウム系のチタニア磁器が使用されていた。これらのチタ
ニア系磁器は、Ｎｉ−Ｚｎ、Ｍｎ−Ｚｎ等のフェライト
系の磁器ヘッド材と熱膨脹係数が合致し、かつ適度の硬
度、平滑な表面、及び良好な加工性を有しており、スラ
イダー材としての条件を満足するものであった。

【０００３】ところが、近年、磁気記録媒体の高密度化
に対応するため、磁性材料として、より飽和磁束密度の
大きいセンダスト等の金属磁性薄膜を使用する積層型磁
気ヘッドが開発され、熱膨張係数の違いからチタニア系
磁器を用いることが出来なくなった。詳述すると、金属
磁性薄膜は、その熱膨張係数が１４０×１０^-7／℃以上
と高い。例えば、センダスト薄膜の熱膨張係数は１６０
×１０^-7／℃である。これに対して、チタニア系磁器の
熱膨張係数は、チタン酸カルシウムで高々１１８×１０
^-7／℃であり、金属磁性薄膜の熱膨張係数とは、大きく
異なる。このため、金属磁性薄膜が真空蒸着法、スパッ
タリング法、イオンプレーティング法などの公知の技術
を用いてスライダー材に蒸着されると、金属磁性薄膜の
剥離、残留熱応力による磁気特性の劣化、及び動作時の
温度変化による熱応力の発生等の問題が発生してしま
う。

【０００４】そこで、従来は、金属磁性薄膜の熱膨張係
数に近い熱膨張係数を有するスライダー材として、Ｃａ
ＴｉＯ₃ にＮｉＯを添加した系（特公平３−４５０２４
号公報等）や、ＭｎＯ−ＮｉＯ系（特開平１−１０８７
１１号公報等）や、ＮｉＯ−ＣｏＯ系（特開平１−１５
９６６２号公報等）等が検討されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のＣａＴｉＯ₃ −
ＮｉＯ系、ＭｎＯ−ＮｉＯ系、及びＮｉＯ−ＣｏＯ系の
スライダー材は、いずれも最大熱膨脹係数として１４０
×１０^-7／℃を達成している。しかしながら、最近の更
なる外部記憶装置の高密度化に伴って、磁気ヘッドの再
生能力の向上が要求され磁性薄膜と基板間の熱膨脹係数
の差が重要視されるようになり、熱膨脹係数が１４５×
１０^-7／℃以上の基板材料の提供が必要となってきた。

【０００６】本願発明は、センダスト等の金属磁性薄膜
を用いる積層型磁気ヘッドに対応した１４５×１０^-7／
℃以上の熱膨張係数と、スライダー材として要求される
ヴィッカース硬度、平滑な研磨面、良好な加工性、及び
適度な比抵抗を有する非磁性材料を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、５０乃
至８５ mol％のＣａＴｉＯ₃ と、１５乃至５０ mol％の
ＬａＣｏＯ₃ とからなることを特徴とする磁気ヘッド用
非磁性材料が得られる。

【０００８】また、本発明によれば、１０乃至８５ mol
％のＣａＴｉＯ₃ と、１５乃至５０mol％のＬａＣｏＯ
₃ と、４０ mol％以下のＮｉＯからなることを特徴とす
る磁気ヘッド用非磁性材料が得られる。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。発
明者らは、従来から、スライダー材として使用されてい
るＣａＴｉＯ₃ 、及びＣａＴｉＯ₃ −ＮｉＯ系に注目
し、これらをベースとして熱膨張係数の向上を検討し
た。

【００１０】ＣａＴｉＯ₃ は、周知のとうりペロブスカ
イト構造を有する化合物である。そこでＣａＴｉＯ₃ と
の複合化を目的として、他の一連のペロブスカイト構造
を有する酸化膜の熱膨脹係数を調査した。更に、これら
の他のペロブスカイト構造酸化物とＣａＴｉＯ₃ を適当
な比率で混合焼結し、その物性を調査した。その結果、
とくに熱膨張係数の大きな酸化物としてＬａＣｏＯ
₃ （熱膨張係数＝２５０×１０^-7／℃；実測値）を見出
だした。

【００１１】ＣａＴｉＯ₃ とＬａＣｏＯ₃ の混合物から
は緻密な焼結体が得られ、ＣａＴｉＯ₃ とＬａＣｏＯ₃
を適当な比率で混合した場合、膨脹係数はＣａＴｉＯ₃
の膨脹係数とＬａＣｏＯ₃ の膨脹係数との中間を取り、
必要とする１４５×１０^-7／℃以上の膨脹係数が得られ
ることを確認した。

【００１２】更に、ＣａＴｉＯ₃ とＬａＣｏＯ₃ の混合
物に第３の成分としてＮｉＯを混合しても緻密な焼結体
が得られ、かつ熱膨張曲線の直線性が著しく改善される
ことが明らかとなった。従って、使用する磁性材料の組
成に応じた熱膨張曲線のマッチング手段として有効であ
ることが確認できた。この結果、ＮｉＯの適度の混合に
より、金属磁性膜を用いた積層型磁気ヘッド用スライダ
ー材に要求される基本条件の１４５×１０^-7／℃以上の
膨脹係数、適度なヴィッカース硬度、平滑な研磨面、良
好な加工性、適度な比抵抗の全てを満足する組成域が存
在することを見出だした。

【００１３】以下、本発明の非磁性体材料について詳述
する。ＣａＴｉＯ₃ の原料としては、市販の試薬である
炭酸カルシウム（純度９９％以上）と二酸化チタン（純
度９９％以上）とを用いた。そして、これらを所定の組
成にしたがって秤量し、樹脂ボールミル及び樹脂被覆ボ
ールとを用い、純水を加えて２０時間以上混合した。こ
の混合物を瀘過乾燥させた後、アルミナ匣鉢に入れ、電
気炉において８００〜１２００℃で２時間以上焼成し、
ＣａＴｉＯ₃ 粉を得た。

【００１４】ＬａＣｏＯ₃ の原料としては、市販の三酸
化ランタン（純度９９％）、三酸化コバルト（純度９９
％）を用いた。これらをＣａＴｉＯ₃ 粉を得たときと同
様に、所定の組成にしたがって秤量し、樹脂ボールミル
及び樹脂被覆ボールとを用い、純水を加えて２０時間以
上混合した。この混合物を瀘過乾燥させた後、アルミナ
匣鉢に入れ、電気炉において８００〜１２００℃で２時
間以上焼成し、ＬａＣｏＯ₃ 粉を得た。

【００１５】ＣａＴｉＯ₃ −ＬａＣｏＯ₃ −ＮｉＯの原
料は、上記ＣａＴｉＯ₃ 粉及びＬａＣｏＯ₃ 粉と、市販
の試薬である酸化ニッケル（純度９９％以上）とを用い
た。これらの材料を所定の組成に従って秤量し、樹脂ボ
ールミル及び樹脂被覆ボールとを用い、純水を加えて２
０時間以上混合した。この混合物を瀘過乾燥させた後、
アルミナ匣鉢に入れ、電気炉において８００〜１２００
℃で２時間以上予焼した。この予焼粉を樹脂ボールミル
及び樹脂被覆ボールとを用い、純水を加えてさらに２０
時間以上混合した。この混合物を瀘過乾燥後、ＰＶＡ
（ポリ酢酸ビニル）の８％溶液を混合物に対して１０wt
％加えて、ライカイ器で混合し、２８メッシュのふるい
を通し、水分を調整後、油圧プレスによって１ｔ／ｃｍ
² の圧力で４０mm×５０mm×１０mmの直方体にプレスし
た。そしてこのプレス体を大気中で１２００〜１３００
℃の温度で２時間以上焼成した。

【００１６】上述のようにして得られた試料に付いて、
磁気ヘッド用非磁性材として必要な諸項目の物性を調べ
た。その結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】 なお、ＣａＴｉＯ₃ −ＬａＣｏＯ₃ −ＮｉＯを作製する
際の原料として、炭酸カルシウム、二酸化チタン、三酸
化ランタン、三酸化コバルト、及び酸化ニッケルを用い
て、上述した手順と同様にして、秤量、混合、仮焼、粉
砕を行った場合でも諸特性に変化は見られなかった。

【００１８】表１から分かるように、ＣａＴｉＯ₃ −Ｌ
ａＣｏＯ₃ −ＮｉＯ系（ＮｉＯを含まないものについて
も以下ではこの様に呼ぶ）では、ＣａＴｉＯ₃ −ＮｉＯ
系、ＭｎＯ−ＮｉＯ系、及びＮｉＯ−ＣｏＯ系のいずれ
においても実現できなかった熱膨張係数α≧１４５×１
０^-7／℃を実現している（試料Ｎｏ．１及び２を除
く）。

【００１９】また、ヴィッカース硬度は、従来のＣａＴ
ｉＯ₃ −ＮｉＯ系のものに近く、６５０〜９００kg／mm
² と適度な値を示している（試料Ｎｏ．１０を除く）。
ヴィッカース硬度は、その材料の耐摩耗性に係わり、前
記値は、磁気ヘッド材として用いられる金属磁性薄膜材
料の硬度に比較的近く、スライダー材として要求される
条件を満たすものである。

【００２０】さらにまた、比抵抗は、１０ｋΩ・cm〜１
０ＭΩ・cmであり（試料Ｎｏ．１，２，６，及び１１を
除く）、ＣａＴｉＯ₃ −ＬａＣｏＯ₃ −ＮｉＯ系がスラ
イダー材として十分な性能を備えていることが分かる。
積層型磁気ヘッドでは、スライダー材に導電性が存在す
ると、スライダー材に施された巻線との間で短絡が生
じ、磁気ヘッド機能を損なう可能性がある。このため、
スライダー材には一定以上の比抵抗を有することが求め
られる。一方、スライダー材には、記録媒体が磁気ヘッ
ドに対して摺動する際に静電気の発生を抑制する効果が
期待されるため、ある程度の導電性が求められ、上記範
囲の比抵抗を有することが望ましい。

【００２１】また、ＮｉＯには、熱膨脹曲線の直線性を
改善する効果があることが認められた。即ち、ＮｉＯの
混合比を増加させると、１００〜２００℃の熱膨張係数
α₁と１００〜４００℃の熱膨張係数α₂ の比α₁ ／α
₂ が、１に近付くことが確認された（試料Ｎｏ．７，
８，及び９）。したがって、ＮｉＯの混合比を調整する
ことによって、対象とする金属磁性薄膜の熱膨張曲線の
形態に応じて、ＣａＴｉＯ₃ −ＬａＣｏＯ₃ −ＮｉＯの
熱膨張曲線を制御することができる。

【００２２】なお、ＣａＴｉＯ₃ の混合比が８５ mol％
を越えると（試料Ｎｏ．１及び２）、ＣａＴｉＯ₃ −Ｌ
ａＣｏＯ₃ −ＮｉＯ系の熱膨張計数が、１４５×１０^-7
／℃を下回り本発明の効果が得られない。また、比抵抗
も１０ＭΩ・cmを越えるため、スライダー材としては不
適となる。したがって、ＣａＴｉＯ₃ の混合比が８５mo
l％を越えるものは本発明の範囲から除外される。

【００２３】また、ＬａＣｏＯ₃ の混合比が５０ mol％
を越えると（試料Ｎｏ．６及び１１）、ＣａＴｉＯ₃ −
ＬａＣｏＯ₃ −ＮｉＯ系の比抵抗が１０ｋΩ・cmを下回
り、スライダー材としては不適となる。したがって、Ｌ
ａＣｏＯ₃ の混合比が５０ mol％を越えるものは本発明
の範囲から除外される。

【００２４】また、ＮｉＯの混合比が４０ mol％を越え
ると（試料Ｎｏ．１０）、ＣａＴｉＯ₃ −ＬａＣｏＯ₃
−ＮｉＯ系のヴィッカース硬度が６５０kg／mm² 以下と
なり、耐摩耗性が低下して実用に耐えないので、本発明
の範囲から除外される。

【００２５】さらに、ＣａＴｉＯ₃ の混合比が１０ mol
％を下回ると、ＬａＣｏＯ₃ の混合比が５０ mol％を越
えるか、ＮｉＯの混合比が４０ mol％を越えるかするの
で、この範囲は本発明の範囲から除外される。同様に、
ＬａＣｏＯ₃ の混合比が１５mol％を下回るとＣａＴｉ
Ｏ₃ の混合比が８５ mol％を越えることがあるのでこの
範囲も本発明の範囲から除外される。

【００２６】したがって、本発明の組成は、１０〜８５
mol％のＣａＴｉＯ₃ 、１５〜５０mol％のＬａＣｏＯ
₃ 、及び０〜４０ mol％のＮｉＯとなる。ただし、Ｎｉ
Ｏが０ mol％のときは、ＬａＣｏＯ₃ が５０ mol％を越
えないように、ＣａＴｉＯ₃は５０〜８５ mol％とな
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、５０乃至８５ mol％の
ＣａＴｉＯ₃ と、１５乃至５０ mol％のＬａＣｏＯ₃ と
で磁気ヘッド用非磁性材料を構成したことで、金属磁性
薄膜を用いる積層型磁気ヘッドに対応する１４５×１０
^-7／℃以上の熱膨張計数を有し、スライダー材として要
求されるヴィッカース硬度、平滑な研磨面、良好な加工
性、適度な比抵抗を得ることができる。

【００２８】また、本発明によれば、１０乃至８５ mol
％のＣａＴｉＯ₃ と、１５乃至５０mol％のＬａＣｏＯ
₃ と、４０ mol％以下のＮｉＯとで磁気ヘッド用非磁性
材料を構成したことで、金属磁性薄膜を用いる積層型磁
気ヘッドに対応する１４５×１０^-7／℃以上の熱膨張計
数を有し、スライダー材として要求されるヴィッカース
硬度、平滑な研磨面、良好な加工性、適度な比抵抗を得
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 5/31 Ｇ 8935−5Ｄ 5/60 Ｂ 7811−5Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ５０乃至８５ mol％のＣａＴｉＯ₃ と、
   １５乃至５０ mol％のＬａＣｏＯ₃ とからなることを特
   徴とする磁気ヘッド用非磁性材料。
2. 【請求項２】 １０乃至８５ mol％のＣａＴｉＯ₃ と、
   １５乃至５０ mol％のＬａＣｏＯ₃ と、４０ mol％以下
   のＮｉＯからなることを特徴とする磁気ヘッド用非磁性
   材料。