JPS6050904A

JPS6050904A - 薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板

Info

Publication number: JPS6050904A
Application number: JP58158574A
Authority: JP
Inventors: Hirohide Yamada; 山田　宏秀; Yoshiharu Koike; 小池　義治
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1985-03-22

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ヘッド用セラミッ
クス基板およびその製造方法に関するものである。

最近、コンピュータ録再用磁気ヘッド、ＶＴＲ７−ブの
位詔決め用磁気センサー、ｐｃＭ録音テープ用ヘッドな
どの高密度記録用磁気ヘッドどして従来のフェライトお
よびレングスｉ・を使用したヘッドに変って薄膜磁気ヘ
ッドが注目されている。

Ｍ膜磁気ヘッド用基板に要求される特性どして下記の項
目が挙げられる。

（イ）表面が平坦で気孔が存在しない。

（ロ）精密機械加工が容易でしかも加工中クラック、ブ
ッピングを生じない。

（ハ）耐摩耗性に優れている。

（ニ）化学的に安定である。

（ボ）絶縁層としてコーチ−ｒングされる材質ど熱膨張
係数が同等である。

これらの要求に対応するため、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。しかしながら、この複合セラミッ
クスは酸化アルミニウムど炭化チタン粒子間の濡れ性が
悪いためデツピングの発生しやづ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
化チタンを主成分とりるレラミツク切削工具においても
同様であるが、セラミック１只の分野においては、焼結
助剤（，１と１）で酸化物）を添加して、結晶粒成長を
抑制し微細化Ｊる方法あるいは、金属元素を添加して液
相焼結を行い緻密化づることによって、チンピンク性の
改良が図られている。

例えば、酸化物を添加づる方法としては、！ｌｊ間昭４
Ｑ−２８０８の酸化タンゲスアン、’ｔ７ｒ［ｔｔｌ昭
４９−２６３０９および特開昭５３−１２７４１１４の
醇化ニッケル、酸化マグネシウム、特開昭４９−９９７
０！ｉの酸化マグネシウム、酸化クロ１１の１種又は２
種以上を添加する例があるが、これら従来材料を薄膜へ
・ンド用セラミックス基板として使用する場合には、不
充分であり、さらに高密度結晶粒微細化によ・）て、ブ
・ンプングを改良するとともに１μｍ以１の空孔が内照
になるよう焼結することが必要（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
基板およびその製造方法を１％　１ｕ；りるｂσ〕であ
る。

すなわち、本発明による１ｌｌｌＧ！磁気ヘツド用セラ
ミツクス基板は炭化チタン２０〜５５重量％、残部酸化
アルミニウムからなる複合セラミックス１００市川部に
対しシリコンを０，０５〜５重石部添加したｆ＋９脱磁
気ヘッド用基板あるいは上記組成物にさらに鉄、クロム
、タンゲスアンの酸化物の１種又は２種以上を０．０！
＋・〜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、窒化ケイ素５・
〜３０１１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モル％
をＺｒ　、　１−１ｆ　、　Ｖ、’Ｎｂ　、　’Ｔ−ａ
　、　Ｃｒ　、　Ｍｏ。

Ｗの炭化物の１種又は２種以上、７ｒ、Ｉ−（ｆ、Ｖ。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、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ＭｇＯ，Ｃａ　Ｏ。

Ｙ　２０　ｇで固溶さ氾たことを特徴とするものＣある
。

さらには、上記組成物からなるＭ４ｆｚをｊｌ＼）１−
プレス後゛さらに熱間静水圧加圧づる（二と／Ｊ’製ｊ
青１）七ノ（の特徴である。

以１１、本発明についで訂しく説明力る。

本発明では酸化アルミニウムと炭化−ブータン′をＩ＜
空又は不活性ガス雰囲気中で、シｈＹＬＩ黒！（ｌタイ
ス中でボットプレス焼結づる条ｐｌ（”＋ま、シ１］］
ン、１３よび鉄の酸化物の１ｖｉ！又は２秤の添加ｈ′
Ｘイ１ダノで・あり、酸化アルミニウムと炭化チ・タン
ネ（ｌ子隅］の界「１）強度が大きくなることを兄出し
７．：　、、酸化ケイ〜ｄ、３よび酸化鉄は焼結覆る過
程て゛、炭イヒ１−・タンある０は黒鉛の炭素と反応し
て炭化クイ１こ１５−＞　ｌこり、その後再び酸化アル
ミニウムの酸克と反）心して酸化ケイ素および酸化鉄に
なるこ（！：　１１＜　＜　ｊつ返され、そのため炭化
チタンおよび酸化アルミニｔシムネζｌ子の表面が活性
化され、強固４Ｌ結含／Ｊ（４１’　ｉＪ’るものと考
えられる。これに、さらに・クロムａ３Ｊ：び・シンゲ
酸化物醒化物の１種又は２種以上をシ１〕＝１ンＪｊ　
Ｊ二び鉄の酸化物と同時に添加りるこ９にＪ、・ノ（，
１１！ｉ化アルミニウムと炭化チタン粒子Ｕηの粘合を
Ｊ：す強固にすることが可能であった。

シリコンおよび鉄の酸化物の１種又は２種が０．０５重
用部以下の場合は、これらの添加の効果がなく、５．０
重量部以上になると硬さが小さくなるため、シリコンの
添加■は０．０５〜５．０重量部が好ましい。

また、窒化ケイ素を添加でることによって、上記セラミ
ックス組成物の強度が著しく改善される。

窒化ケイ素の添加量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重量部以下であるとそ
の効果はなり、３０重用部以上になると耐摩耗性が悪く
なるので、５〜３０重最部の範囲が好ましい。

さらに、上記組成物の炭化チタンを７ｒ、トＩｆ。

Ｖ、Ｎｂ　、Ｔａの炭化物の１種又は２秤取」−で置換
し、さらにはＴｉ　、Ｚｒ、Ｈｆ　、Ｖ、Ｎｂ、ＴＯＬ
の窒化物の１種又は２種以上で置換することにょノて、
上記組成物の焼結体の組織を微細化することができる。

これらの添加物（よ、炭化チタンの５モル％以下である
どイの効果はなく、６０モル％以上であると焼結性が悪
くなるためでの添加、＋７＋、は＋１・−６〇モル％が
適している。ま／ｊ、１記組成物の酸化アルミニラｌ＼
を酸化ジル−１ニウムてｂｆｆ模ガることによって、酸
化アルミニウム相が強靭化され、耐デツピングｆ！１が
向１−する。、　１？ｉに酸化ジルニ１−ウムに対して
安定化剤どしてＭ（Ｉ　Ｏ、Ｃａ　Ｏ、お、にびＹ２０
３の１種又は２種以１を２・〜、１０Ｔニル％固溶さＵ
るどざらに効果的である。

一方、製造方法としては、小ツ１−プレス法が主流であ
るが、最近アルゴン万ス雰囲気炉で焼結し、相対密度を
９４％以上にした後、熱間静水ＩＴ　＋ＪＩＩ圧する方
法も行われている。

前者では、結晶粒径２ｆ１ｍと微細ぐあるが、相対密度
は９９％が限度である。（（／１は、相ス・１密葭かほ
ぼ１００％どなるが、結晶粒１￥が！ｉ　／ｌ　ｍ以１
（−ありデツピングの発生し亡Ｊいことが火熱（・ある
。

本発明ににる薄膜磁気ヘッド用しラミックスは気孔率が
ほぼ零で、しかも微細活部＄：（組織Ｃルノることが要
求されるためホラ１−ゾ１ノスにＪ、ノ（、相対密度９
８％以上に焼結し、さらに熱間静水ｌ「加Ｊ１−しで相
対密度をＬＪぼ１００％にする製造方法が望ましい。

以下、本発明を実施例をあげ−Ｃａ２明づ−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、クロムおよびタンゲス
アン酸化物の粉末を第１表に示す割合で配合し、ボール
ミルで２４時間混白した。乾燥後、造粒し１ｔ／’Ｃｍ
’の圧力で８０φ×　７〜８ｔの１法に成形した。

成形体を黒鉛型に設置し、１６００℃で１時間減圧下Ｃ
処理した。イの後さらに１５００℃′ｃ１５００気圧。

１時間Δ１゛雰囲気中で処理した。焼結体は７６．２φ
Ｘ４ｔに加工した後、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で観察し、空
孔の人きざを測定した。相対密度は空孔の大きさど分布
より算出した。また、焼結体をダイヤ１ンドブレイドで
切削し、ラッピング面と切削面の稜に生ずるカケの寸法
を測定した。

さらに、破面を走査型電子顕微鏡（観察し、結晶粒径を
測定した。以−Ｌの測定結果を第）表に示づ。

第１表で本発明範囲内の実施例（よＮ　（１，−１−９
−ｒあり、Ｎｏ、１−３は範囲外の比較例である。

本発明範囲内の試別はいり“ねｂ４１１対密１！、ｊ　
／）’　９９．７％以上、ラッピング面内の空孔は１μ
Ｉｌｌ以−１・、稜のカケは１μｍ以トてあり、油膜へ
・ノｌ’　ＩＩＩレラミックス基板に適している。また
、Ｎ００１・〜３（ま４（１対密度が低く、ラッピング
面内の空孔Ｉａ１／１ｍｌメ↓のものがあり、稜のカケ
は１１〕Ｉ１１以−１の１９の／〕〜あるため薄膜ヘッ
ド用しラミックス８メ１浸とし−（不実施例２実施例１の配合組成の他に窒化クイ素を第２表に示す割
合で配合し、実施例１ど同様な方法で試料を作成し、５
１３４点曲げ試験法により抗１ｈ力を測定した。

第２表でＮ　ｏ、　１が従来のホラ１−プレス材料（（
イリ、Ｎｏ２−Ｎｏ、１０が本発明範囲によるｂのであ
る。本発明祠は抗折ツノがいず４１も従来祠ど化較して
大きく窒化クイ素添加の効果の若しいことがわかる。

実施例３実施例１の配合組成の他に第３表に示りＪ、うにＴ＋　
、Ｚｒ　、Ｈｒ　、Ｖ、Ｎｂ　、’Ｉ−ａの炭化物、窒
化物を配合し−Ｃ実施例１と同様イエノｊ法で試わ１を
ｆ１成し、計画し７ｊ　ｏ　での結果を第１〕表に承り
。

第３表でＮｏ、１は従来のホットゾレス祠わＩＣ甲均結
晶粒径は４〜５μｍ′ｃあるが、本発明に、Ｊ、るＮＯ
１２・〜Ｎｏ、１３はいずれも１μ■以上（あり、Ｔｉ
　Ｎ、　Ｚｒ　、　１−１ｆ　、　Ｖ、　Ｎｂ　、−１
−ａの炭窒化物の添加効果が明らかである。

実施例４実施例１の配合組成の他に第４表に示づように、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ＪＩ３４点曲げ試験法により
抗折力を測定した。：この結果を第４表に示づ。

第４表でＮ００１は従来の小ツ１−プレス材であり、抗
折力５５ｋｇ／ｍｍ２に対して、本発明によるＮ０９２
・−Ｎｏ、２０はいずれも抗折ツノが大きく酸化ジルコ
以上のように、本発明範囲内の範囲の組成物は薄膜）６
気ヘッド用セラミックス塁板どして４１常に優れた性能
を備えた月利である。

出願人　日立金属株式会ネ１ｓ：、７”、０．（、′ハ
１、）

Claims

【特許請求の範囲】１、炭化チタン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重量部添加した割合よりなるも
のに、さらに窒化ケイ素５・〜３ｏ重量部を添加したこ
とを特徴とする薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板。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種以上を０．０
５〜５重用部添加したことを特徴とする薄膜磁気ヘッド
用ゼラミックス基板。３、特許請求の範囲第１項または第２項記載の薄膜磁気
ヘッド用基板において、上記炭化チタンの５〜６０モル
％をＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＣｒＭＯ，Ｗの炭化
物の７種又は２種以上で置換したことを特徴とＪる薄膜
磁気ヘッド用セラミツクズ基板。４、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
薄膜磁気ヘッド用セラミックスフｇ板において、上記炭
化チタンの５〜６０モル％をＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａの窒化物の１秤又は２種以上で置換したことを
特徴どする薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板。５、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４
項記載の薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板において、
上記酸化アルミニウムの５−６ｏｔル％を醸化ジルコニ
ウムで置換し！こことを特徴とする薄膜磁気ヘッド用セ
ラミンクス基板。６、特許請求の範囲第５項記載の薄１９磁気ヘッド用セ
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２〜１０モル％のＭｇＯ、Ｃａ０、Ｙ２Ｏ３
を１種又は２秤以１固溶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。