JPS6050903A - 薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板 - 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】 本発明は高密度記録に適した薄膜磁気ハ＼ツト用セラミ
ックス基板およびその製ｊ’Ｈ−ＩＪ法に関りる（」の
である。

最近、コンピュータ録再用磁気ヘッド、ＶＴＲデーブの
位置決め用磁気セン（ノー、ＰＣＭ録音７−プ用ヘツド
などの高密度記録用磁気ヘッドとして従来のフェライト
およびセンダストを使用したヘッドに変って？Ｉ膜磁気
ヘッドが汀目されている。

薄膜磁気ヘッド用基板に問求される特性として下記の項
目が挙げられる。

（イ）表面が平坦ぐ気孔が存在しない。

（ロ）精密機械加工が容易でしがも加工中クラック、デ
ツピングを生じない。

（ハ）耐摩耗性に優れている。

（ニ）化学的に安定である。

（ホ）絶縁層どしてコーティングされる拐貿と熱膨張係
数が同等である。

これらの要求に対応覆るため、現在では酸化アルミニウ
ムと炭化チタンを主成分とする複合セラミックスが開発
され使用されている。しかしイ【がら、この複合セラミ
ックスは酸化アルミニウムと炭化チタン粒子間の濡れ性
が悪いためチッピングの発生しやりいことが欠点とされ
ている。

これの欠点は、用途は異なるが、酸化アルミニウムと炭
化チタンを主成分どりるｌｌシミンク切削工具にＪ３い
ても同様であるが、レラミックＪＹ　ＦＪの分野におい
ては、焼結助剤（ユｔどしく酸化物）を添加し、で、結
晶粒成長を抑制し微細化りるＩＪ法あるいは、金属元素
を添加しＣ液相焼結を行い緻密化りることにＪ二って、
チッピングｆ′１の改良が図られている。

例えば、酸化物を添加する１ライ人としＣは、特開昭４
９−２８０８の酸化タンゲスアン。特開昭４９−　２　
Ｇ　３０９おＪ：び１ｈ聞昭！＋３−１２７！ｉ＋４の
酸化−ツタル、酸化マグネシウム、特開昭４９−９９７
０５の酸化ングネシウム、酸化クロムの１種又は２種以
上を添加覆る例があるが、これら従来制別を棋膜ヘツＩ
〜用し一ノミックス基板どして使用覆る場合には、不充
分であり、さらに高密度結晶粒微却１　（１：　’−１
、Ｊン）’Ｃ、ブンブングを改良りるどともに１７１ｍ
以上の空孔が皆無にｔ【るよう焼結することが必要で・
ある、。

本発明は上記の従来の欠点を除去した薄膜磁気ヘッド用
基板Ｊ５よびその製造方法を１１を供覆るものである。

ずなわら、本発明による薄膜磁気ヘッド用セラミックス
基板は炭化チタン２０〜５５重Ｍ％、残部酸化アルミニ
ウムからなる複合レラミックス１００Ｍ最部に対しシリ
コンを０．０５−５本漬部添加した薄膜磁気ヘッド用基
板あるいは上記組成物にさらに鉄、り［１ム、タングス
テンの１種又は２種以上を０．０５・〜５重重量添加し
たことを特徴とする薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板
であり、さらには炭化チタンと酸化アルミニウム１００
重量部に対して、Ｔｉ　、Ｚｒ、１−Ｉｆ　、Ｖ、Ｎｂ
および］−ａの硼化物１種又は２種以上５〜３０重量部
の割合で配合したことが特徴である。

また、上記組成に対して、炭化チタンの５〜６０しル％
をＺｌ’、Ｈｒ、Ｖ、Ｎｂ、−ｒａ、Ｃｒ、Ｍｏ。

Ｗの炭化物の１種又は２種以Ｊ−＋ｚｒ、ト１ｆ、Ｖ。

Ｎｂ　、　ｌ−ａ　、　Ｃｒ　、　ｆｖｌｏ　、　Ｗの
窒化物の１種又は２種以上で置換可能であり、酸化アル
ミニウムの５・〜６０モル％を酸化ジルコニウムで、さ
らに酸化ジルコニウムの２−１０モル％をＭ（１０，Ｃ
ａ　Ｏ。

Ｙ２Ｏ３で固溶させたことを特徴ど４るｂ　Ｕ）　’ｌ
’ある。

さらには、−１−記組成物から４【る基板を小ツト−ｆ
レス後ざらに熱間静水圧加圧りることが製ｊｒ、　ｊｊ
法の特徴である。

以下、本発明につい−Ｃ訂しく説明りる。

本発明では酸化アルミニウムと炭化チタンを唐空又は不
活＋！［ガス雰囲気中で、１）かも黒１１）タイス中で
ボｙ［・プレス焼結する条イ′１（は、シリ」ンＪ５Ｊ
：び釦、の酸化物の１種又は２種の添加が有効（あり、
酸化アルミニウムと炭化チタン粒−ｒ間の界面強度が大
きくなることを見出し！、：。酸化クイ索Ａ３よび酸化
鉄は焼結する過程で、炭化ブタンあるいは黒鉛の炭素と
反応して炭化グイ素に１．７−）／こり、イの後再び酸
化アルミニ・クムの酸素ど反１１１４、ｌ／　（ｎ”ｉ
化ケイ素おＪ：び酸化鉄になることがくり返され、−ε
のため炭化チタンおよび酸化）′ルミニウム粒子の表面
が活性化され、強固’ｅＫ　ｆ、ｌ′ｉ　’ｉ′□′ｉ
が牛・する（）のと考えられる。これに、さらにりｌ　
ｌ　／−ｚ　Ｊｌ；よＯタングステン酸化物の１種又は
２種以１−ヲシリ１ンＪ、３　Ｊ、ひ１スの酸化物と同
性に添加することによって、酸化アルミニウムと炭化チ
タン粒子間の結合をより強固にづることが可能ぐあ−ノ
た。

シリコ１ンＪ３よび鉄の酸化物の１種又は２種が０．０
５重置部以手の場合は、これらの添加の効果がなく、５
．０重量部以−Ｌになると硬さが小さくなるため、シリ
コンの添加Φは０．０５〜５．０重量部が好ましい。

まＩこ、Ｔｉ　、７ｒ　、Ｉｆ　、Ｖ、ＮｂおよびＴａ
の１種又は２秤取」二を添加することによって、上記レ
ラミックス組成物の耐摩耗性が著しく改善される。Ｔｉ
　、７ｒ、Ｉｎ、Ｖ、Ｎｂおよび王ａの１種又は２種以
上の添加庁は酸化アルミニウムと炭化チタンの混合物の
１００重量部に対して５重量部以下であるどイの効果は
なく、３０重量部以上になると耐チッピング性が悪くな
るので、５〜３０重量部の範囲が好ましい。

ざらに、」−記組成物の炭化チタンを７ｒ、１」［。

Ｖ、Ｎｂ、ｌａの炭化物の１種又は２種以上で置換し、
さらに４．ｋｌ−ｉ　、　Ｚｒ　、　Ｈｆ　、　Ｖ、　
Ｎｂ　、　Ｔ（Ｌの窒化物の１種又は２種以上’（１ｒ
′ｌ挽（Ｊることによって、上記組成物の焼結体の組織
を微細化りることができる。これらの添加物は、炭化ブ
ータンの０モル％以下Ｃあるとイの効果はなり、６〇七
ル％以」−であると焼結ｆ！１が悪くなるため〔の添Ｊ
ＪＩＩ　ｒｉｉは５・〜６０モル％が適している。まｌ
ζ、１１；Ｃ組成物の酸化アルミニウムを酸化ジル−］
ニウｌ＼（−′置換ηることによって、酸化アルミニウ
ム相が強靭化され、耐チッピング性が向上りる。￥：１
に酸化ジル１−ラムに対して安定化剤どしてｔｖｌｇＯ
，Ｃａ　Ｏ，およびＹ　２０３の１種又は２１．Ｆ以１
を　２−１１０シル％固肝さＵるどさらに効果的である
。。

一方、製造方法どしては、ボッ１〜プレスｄ１が一１流
（゛あるが、最近アルｆンカス雰囲気炉で焼結し、相対
密度を９４％以１−にした後、熱間静水１．１１１１１
　Ｌｌ−りる方法もｆｊわれている。

前者では、結晶粒径２１１ｍと微細であるが、相対密度
は９９％が限庶（ある。後＋’ｉ　ｔ；ｋ、相対密■復
ＩＪ・はぼ１００％どなるが、結晶粒径か５１１ｍ以−
１（ありデツピングの発生しやづいことが欠点（ある、
１本発明による薄膜磁気ヘッド用セラミックスは気孔率
がほぼ零で、しかも微細結晶粒組織であることが要求さ
れるためボッ１〜プレスによって、相対密度９８％以１
に焼結し、さらに熱間静水Ｊ１加圧しＣ相対密度をほぼ
１００％に４る製造方法が望ましい。

以下、本発明を実施例をあげて説明する。

実施例１ 純度９９．９％、平均粒子径０．５μｍの酸化アルミニ
ウム、純度９９，５％、平均粒子径０．６μｍの炭化チ
タンに試薬１級のシリコン、鉄、り［１ムおよびタンゲ
スアン酸化物の粉末を第１表に示１割合ぐ配合し、ボー
ルミルで２４時間混合した。乾燥後、造粒し１ｔ／ｃｍ
’の圧力で８０φ×　７〜８ｔの寸法に成形した。

成形体を黒鉛型に設置し、１６００℃で１１１；’ｉ間
減圧士で処理し！、：。イの後さらに１５００℃Ｃ＋５
００気肚。

１＋＋、′１間Ａｒ雰囲気中で処即しｌζ。焼結体は７
６．２φ×４［に加工しｌＪ後、片面を０．０１３にな
るまでラッピングした。ラッピング面の空孔を顕微鏡て
観察し、空孔の大きさを測定した１、相対密度Ｌ；Ｌ　
”；’　ＩＬの大きさと分布より算出した。１まＩこ、
焼結ｆ木をグ゛イヤモンドブレイドで切削し、ノノビ°
ング１ｎ１と切削面の稜に生ずるカケの１法を測定しｌ
こ。

さＩうに、破面を走査型電子顕微）■１（観察し、駈′
１晶粒径を測定した。以上の測定結果を訝１１表に１、
す。

第１表Ｃ本発明範囲内の実施１’ｉｌｌ　Ｌｔ　Ｎ　ｏ
　、　ＩＩ　”＝　９　Ｃあり、Ｎ０９１・−３は範囲
外の比較側（ある。

本発明範囲内の試別はいずれ１ｊ４４１対密瓜ｈ＼！１
９．７％以上、ラッピング面内の空孔は１　ｆｔ　ｍ以
］・、稜のカケは１μｍ以下であり、薄膜ヘットｌ］し
゛ラミツクス基板に適している。また、Ｎ０８１・−・
３　＋、Ｌ相対密度が１１１＜、ラッピング面内σ）　
？　（Ｌ　ｌよ１／１ｍ以上のものがあり、稜のカケ（
よ１ｔｌｌＩｌ以」σ）ｂσ）／）＼あるｌこめ薄膜ヘ
ッド用しラミックス基板と１ノでイ・適当である。

実施例２ 実施例１の配合組成の他にｌ’ｉ　、　７ｒ　、　ｌ−
］ｆ　。

ＮｂおよびＴａの硼化物を第２表（Ｊ示づ割合（配合し
、実施例１ど同様な方法Ｃ試（′！１をイ′１成しｒ−
Ｈｉｌｉ舗した。また、厚耗ｊストを行い１♀耗吊を測
定しＣ１従来祠の摩耗ｍを　１００としｌこときの相対
比較を行つ／；：　ｏその結果を第２表に示す。

第２表ｒＮ０．１か従来のボットゾレス月わＩＣあり、
Ｎｏ２・−Ｎｏ、１０が本発明範囲に、Ｊ、る１ノのＣ
ある。本発明４Δは摩耗早がいり゛れし従来祠ど比較し
て３０・〜４０％少なくな−ノ（Ｊ３す１夷化１１＼つ
累添加の効果の著しいことがわかる。

実施例３ 実施例１の配合組成の他に第３表に示刀ようにＴｉ　、
　７ｒ　、　１−ＩＦ　、　Ｖ、　Ｎｂ　、Ｉ’ａの炭
化物、゛窒化物を配合し−（実施例１ど同様イＬ　ｆｊ
　ｉＡ　Ｔ試Ｊ’＋をイ′１成し、評価した。その結果
を第３表に示り一９１第３表ｒ　Ｎ　０．１は従来のホ
ストゾレス（Δ１１１　Ｕ平均結晶粒径は４・〜・ｊ」
μｎ１であるか、本発明にＪ、るＮＯ１２・・・ＮＯ，
１３はいずれし１μｍ以ｌζ（゛あり、ｒ−ｉ　Ｎ、　
７ｒ　、　ｌｌｒ　、　Ｖ、　Ｎｂ　、Ｉ　ａの炭窒化
物の添加効果が明らか（゛ある。

実施例４ 実施例１の配合組成の他に第４表に示すように、酸化ジ
ルコニウムおよびその安定化剤を配合して、実施例１と
同様な方法で試料を作製しＪＩＳ４点曲げ試験法により
抗折力を測定した。イの結果を第４表に示す。

第４表でＮ０１１は従来のホットプレス材であり、抗折
力５５ｋ（１／’ｎ１ｌｌｌ’に対して、本発明による
Ｎ０９２−　Ｎｏ、２０はいずれも抗折力が人きく酸化
ジルコニウムの効果が明らかである。

脩 以上のように、本発明範囲内の範囲の組成物は薄膜磁気
ヘッド用セラミックス基板どして非常に優れた性能を備
えた材料である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．炭化ブタン２０〜５５重量％と残部酸化アルミニウ
   ムからなる複合セラミックス１００重量部に対して、シ
   リ−コンを０．０５〜５市量部添加した割合よりなるも
   のに、さらにＴｉ　、　Ｚｒ　、　１−１ｆ　、　Ｖ、
   　ＮｂおよびＴａの硼化物の１種又は２種以上５〜３０
   重量部を添加したことを特徴とする簿膜磁気ヘッド用セ
   ラミックス基板。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、さらに
   鉄、クロム、タングステンの１種又は２種以−にを０．
   ０５・−５重量部添加したことを特徴とする薄膜磁気ヘ
   ッド用セラミックス基板。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載の助ＦＪ磁
   気ヘッド用基板において、上記炭化チタンの５−〇　０
   モル％をＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＣＩ−ＭＯ，Ｗ
   の炭化物の１種又は２種以上で買換したことを特徴とづ
   る薄膜磁気ヘッド用セラミックス以板。 ４、特許請求の範囲第１項、第２　ＪＩｉまたは第３１
   ｒＪ記載の薄膜磁気ヘッド用ビラミンクス阜１ｋにおい
   て、上記炭化チタンの５・〜・６０モル％をＴｉ、Ｚｒ
   。 Ｈｆ　、Ｖ、Ｎｂ　、Ｔａの窒化物の１秤又り、１２種
   以上で＠換したことを特徴とりるａｇ膜磁気ヘッド用セ
   ラミックス基板。 ５、特許請求の範囲第１項、身’：２Ｉｎ、第３Ｊｒｒ
   　；＋、たは第４項記載の薄膜磁気ヘット用しラミンク
   ス早板において、上記酸化アルミニウムの５〜０（）１
   ル％を酸化ジル：」ニウムで＠換し１こことを特徴とη
   る薄膜磁気ヘラ（・用レラミックス基板。 ６、特許請求の範囲第５項記載の婢膜磁気ヘンド用しラ
   ミックス基板において、酸化ジルコニウムに酸化ジルコ
   ニウムの２・〜１０ｔル％のＭ（１０，にα０、Ｙ２Ｏ
   ３を１種又は２種以１固ｔ’ｆＪ　したことを特徴どす
   る薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板、。