JPS6059713A

JPS6059713A - 薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板

Info

Publication number: JPS6059713A
Application number: JP58168565A
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: 1983-09-13
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1985-04-06

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、ＶＴＲテープの
位置決め用磁気しンリー、ＰＣＭ録音テープ用ヘッドな
どの高密１景記録用１公気ヘツドどして従来のフェライ
ト、１３よびレンダストを使用したヘッドに変って薄膜
！４１気ヘッドがγ１目されている。

１（’　ＩＢ！磁気ヘット用基板に要求されるＩＲｉ　
’＋’Ｊ−とじて下記の項目が挙げられる１゜（イ）表面が平坦で気孔が存在しない。

（ロ）′ｖｉ密機械加工が容易でしかも加工中クラック
、デツピングを生じない。

（ハ）耐摩耗性に１尋れＣいる１゜（ニ）化学的に安定である。

くホ）絶縁層とし゛Ｃコーディングされる材質と熱膨張
係数が同等である。

これらの要求に対応するＩこめ、現在では酸化アルミニ
ウムと炭化チタンを主成分とイＪる複合セラミックスが
開発され１史用されている。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と炭化チタン粒子間の關
れ性がｊ！！：いためデツピングの発生しやすいことが
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するセラミック切削工具においても
同様であるが、セラミック工具の分野に８３いては、焼
結助剤（主として酸化物）を添加して、結晶粒成長を抑
制し微細化する方法あるいは、金属元素を添加して）１
夕相焼結を行い緻密化することににって、デツピング性
の改良が図られている。

例えば、酸化物を添加する方法としては、特開昭４９−
２８０８の酸化タングステン、特開昭４９−　２６３０
９および特開昭５３−１２７５１４の酸化ニッケル、酸
化マグネシウム、特開昭４９−９９７０５の酸化マグネ
シウム、酸化クロムの１種又は２種以」−を添加−リ−
る例があるが、これら従来材料を薄膜ヘッド用セラミッ
クス基板として使用覆る場合には、不充分であり、ざら
に高密度結晶粒微細化ににって、チップングを改良する
どともに　１μｍ以上の苛孔が皆無になるよう焼結する
ことが必要である。

本発明は上記の従来の欠点を除去しＩｃ薄膜磁気ヘッド
用基板Ｊ５よびその製造方法を提供するものである。

すなわち、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２０〜５ｊＩ干ＬＩＸ％、残部酸化ア
ルミニウムからなる複合レジミックス　１００重団部に
対しシリコンおにび鉄の酸化物の１種又は２種を０．０
５〜５重ＩｉＪ部添加した薄膜磁気ヘッド用単板あるい
は上記組成物にざらにクロムＪ５よびタンゲス】ンの酸
化物の１種又は２種以上を０．（１５〜５重０部添加し
たことを１ｔｊ徴どづる薄膜磁気ヘッド用セラミックス
２．！板であり、さらには炭化チタンと酸化アルミニウ
ム１ｏｏ、、Ｈ３部に対して、ホウ素および炭水の１種
又は２秒０．０！ｊ　＝〜２．０単２゜Ｘ部の割合で配
合したことが′１７」徴Ｃ′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、＼／、　Ｎｌ＋　、　−１ａ　、　
Ｃｒ　、　ＭＯ。

Ｗの炭化物の１種又は２種以上、ｉｒ　、Ｉｆ　、Ｖ。

Ｎｌ）、Ｔａ　、Ｃｒ　、ＭＯ，Ｗの窒化物の１種又は
２種以上て買換可能であり、酸化アルミニウムの５・〜
６０ｒニル％を酸化ジルコニウムで、さらに酸化ジルコ
ニウムの２−１０七ル％をＩｖＮ　Ｏ，Ｃａ　Ｏ。

Ｙ２Ｏ３で固溶させたことを’４３徴ど−りるものであ
る。

さらには、上記組成物からなる基板を小ツ１−プレス後
さらに熱間静水圧加圧することが製造方法の特徴である
。

以下、本発明について詳しく説明り−る。

本発明では酸化アルミニウムと炭化チタンを真空又は不
活性ガス雰囲気中で、しかｂ黒１１）タイス中でポット
プレス焼結する条件で【よ、シリコンおＪ：び鉄の酸化
物の１種又は２種の添加が有効であり、酸化アルミニウ
ムと炭化チタン粒子間の界面強度が大きくなることを見
出した。酸化ケイ素おＪ：び酸化鉄は焼結する過程で、
炭化チタンあるいは黒鉛の炭素と反応して炭化ホウ素に
４１つたり、イの後再び酸化アルミニウムの酸系ど艮１
＋ｉｊ＋　Ｌ　”Ｃ酸化ホウ素おＪ：び酸化鉄になるこ
とかくりｊしされ、そのため炭化チタンお」；び酸化ア
ルミニウム粒子の表面が活性化され、強固な結合が生ず
るしのと考えられる。これに、さらにクロムおよびタン
ゲスアン酸化物の１種又は２種以上をシリコ１ンｄｊ　
Ｊ：び鉄の酸化物と同時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Ｊ
−ることが可能であった。

シリコンおよび鉄の酸化物の１秤又は２種が０．０５重
量部以下の場合は、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
添加量は０　、０５−５．０重量部が好ましい。

また、ホウ素おにび炭素の１（１Ｆ又は２種を添加づる
ことににって、上記セラミックス組成物の耐摩耗性が著
しく改善される。ホウ素おにび炭素の１種又は２種の添
加ｍは酸化）ノルミニラムと炭化チタンの混合物の１０
０重量部にタ、］シて０．０５重量部以下であるとその
効果はなく、２．０小１１部以上になると耐チッピング
性が悪くなるので、０．０５〜２．０型車部の範囲が好
ましい。

さらに、上記組成物の炭化チタンをＺｒ、！−１ｆＶ、
Ｎｂ　、Ｔａの炭化物の１）！Ｉ又は２種以上で置換し
、さらにはＴｉ　、　Ｚｒ、　Ｉｆ　、　Ｖ、　Ｎｂ　
、　ＴＣＬの窒化物の１種又は２種以上で置換すること
によって、上記組成物の焼結体の組織を微細化すること
ができる。これらの添加物は、炭化チタンの５モル％以
下であるとその効果はな（、Ｇ（１モル％以上であると
焼結性が悪くなるためその添加量は５〜６０モル％が適
している。また、」二記組成物の酸化アルミニウムを酸
化ジルコニウムで置換することによって、酸化アルミニ
ウム相が強靭化され、耐デツピング性が向上する。特に
酸化ジルコニウムに対して安定化剤としてＭｃ＋Ｏ，Ｃ
ａＯ，およびＹ２０ａの１種又は２種以上を２〜１０モ
ル％固溶させるとさらに効果的である。

一方、製造方法としては、ポットブレス払が主流である
が、最近アルゴンガス雰囲気炉で焼結し、相対密度を９
４％以上にし７ｊ後、熱間静水ｈ−加圧づる方法も行わ
れている。

前者では、結晶粒径２μＩｌ＋と微細であるが、相対密
度は９９％が限度である。後者は、相対密度がほぼ１０
０％となるが、結晶粒径が５μｎ１以上でありチッピン
グの発生しやすいことが欠点である。

本発明による薄膜磁気ヘッド用しラミックスは気孔率が
ほぼ零で、しかも微細結晶粒組織であることが要求され
るためホラ１ヘプレスによって、相対密度９８％以上に
焼結し、ざらに熱間静水圧加圧して相対密度をほぼ１０
０％にす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づ−る。

実施例１１１ｉ度９９．９％、平均粒子径０．５μＩｌｌの酸化
アルミニウム、純度９９．５％、平均粒子径０．６μｎ
１の炭化チタンに試薬１級のシリコン、鉄、クロムおよ
びタングスデン酸化物の粉末を第１表に示り゛割合で配
合し、ボールミルで２４時間況合した。乾燥後、造粒し
１ｔ／’Ｃｍ２の圧力で８０φＸ　７−８１の寸法に成
形した。

成形体を黒鉛型に設直し、１　［ｉ　００℃Ｃ１時間減
圧下で処理した。その後ざらに１　！ｉ　００℃で１５
００気圧。

１時間Ａｒ雰囲気中で処理した。焼結体は７６．２φＸ
４ｔに加工した後、片面を（１、［１１Ｓ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ぐ観察し、
空孔の大きざを測定した。、相対密度は空孔の大きさと
分布よりｎｍした。また、焼結体をダイヤモンドプレイ
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で観察し、結晶粒径を
測定した。以上の測定結果を第１人に示す。

第１表で本発明範囲内の実施例はＮ０１４・−９−Ｃ′
あり、Ｎ　ｏ、１〜３は範囲外の比較例である。

本発明範ｌＩｏ丙の試料はいり゛れも相対密度が９９．
７％以上、ラッピング面内の空孔は１μｍ１１以下、核
のカケは１μｍ以下であり、薄膜ヘッド用しラミックス
基板に適している。また、Ｎ０９１〜３は相対密度が低
く、ラッピング面内の空孔は１μｍ以上のものがあり、
稜のカケは１７１１以上のものかあるため薄膜ヘッド用
ロラミックス基板として不適当である。

実施例２実施例１の配合組成の他にホウ素Ｊ３Ｊ、ぴ炭木の１種
又は２種を第２表に承り；ｉ’１合で配合し、実施例１
と同様な方法で試料を作成し評価した。４、ｔ、、：、
摩耗デス（・を行い摩耗量を測定して、従来（Ａの）°
λ耗量を１００としたときの相対比較を１うった。その
結果を第２表に示す。

第２表でＮｏ、１が従来のホラ１〜プレス４４′Ａ”ｌ
であり、Ｎｏ２〜Ｎ０．１０が本発明範囲によるもので
ある。本発明材は摩耗量がい覆゛れし従来４Ａと比較し
て３０〜ｂ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−づようにＴｉ、
Ｚｒ、トＩｆ　、Ｖ、Ｎｂ　、、Ｔａの炭化物、窒化物
を配合して実施例１と同様な方法で試料を作成し、評価
した。その結果を第３表に示す“。

第３表でＮ　０　、１は従来のホラ１〜プレス（Δオ′
ｑで平均結晶粒径は４〜５μｍであるが、本発明による
Ｎｏ、２・−Ｎｏ、１３はいずれも１ｕｍ　ＬＸ下テｉ
！ｙｒ　リ、Ｔｉ　Ｎ、Ｚｒ、　Ｈｆ、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表に承りように、酸化ジ
ルコニウムおよびその安定化剤を配合しＣ１実施例１と
同様な方法で試料を作製しＪ　］　Ｓ　’Ｄ、’ｉｉ曲
げ試験法により抗折力を測定した。−どの結果を第４表
に示す。

第４表でＮ０９１は従来のホラ１−プレス４Ａであり、
抗折力５５ｋＭ　ｍｍ２に対して、本発明によるＮＯ３
２−Ｎｏ、２０はいずれも抗折力が大きく酸化ジル二Ｊ
ニウムの効果が明らかである。

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として非゛帛に優れた性能を
備えた材料である。

昭和５８年　特許願　第１６８５６５号発明の名称　薄
膜磁気ヘッド用セラミックス基板補正をする者事件との関係　特ａ’ｆ出願人住所　東京都千代田も丸ノ内二丁目１番２号名称　（５
０８）日立金属株式会社代表者　河　野　典　夫代理人居所　東京都千代田区丸の内二丁目１番２号日　立　金
　属　株　式　会　社　内電話　東京２８４−４（ｉ４２　（代表）氏名　（８０
０１）　弁理士　高　６　橘　馬補正の対象補正の内容１、明細書の「特許請求の範囲」の記載を次の通り訂正
する。

１、炭化チタン２０〜５５市１％と残部酸化アルミニウ
ムからなる複合セラミックス　１００重市部に対して、
シリコンまたは鉄の酸化物を０．０５〜５重量部添加し
た割合よりなるものに、ざらにホウ素および炭素の１種
又は２種０．０５〜２，０小量部を添加したことを特徴
とする薄膜磁気ヘット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１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　。

Ｃｒ　、ＭＯ、Ｗの炭化物の１種又は２種以上で置換し
たことを特徴とり−る薄膜磁気ヘッド用しラミックス基
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基板において、上記炭化
チタンの５〜６０モル％をＴｉ、７ｒ１−１ｆ　、　Ｖ
、　Ｎｂ　、　Ｔａの窒化物の１種又は２種以上で置換
したことを特徴とする薄膜（６気ヘツド用セラミツクス
基板。

５、特許請求の範囲ダ１１項、第２項、第３項または第
４項記載の薄膜磁気ヘッド用しラミックス基板において
、上記醇化アルミニウムの５〜６０モル％を酸化ジルコ
ニウムで置換したことを特徴とする薄膜磁気ヘッド用し
ラミックス基板。

６、特許請求の範囲第５項記載の薄膜磁気ヘッド用しラ
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２〜１０モル％のＭｇＯ。

Ｃａ　Ｏ，Ｙ２Ｏ３を１種又＆；１２　Ｔｅ１−以上固
溶シタコとを特徴とする薄膜磁気ヘッド用しラミックス
基板。

以上

Claims

【特許請求の範囲】

１．炭化チタン２０〜５５重量％と残部酪化アルミニウ
ムからなる複合セラミックス１０　［）ｊ７ｊ　Ｊ’ｆ
’（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、さらにホウ素および炭素の１種
又は２梗０．０５〜２．０重足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−ｂのにｄシいて、ざ
らに鉄、クロム、タンゲスアンの１種又は２種以上を０
．０５〜５重量部添加しＩごことを特徴どする薄膜磁気
ヘッド用セラミックスＪ、を板。３、特許請求の範囲第１１ｒｊまた（、１第２１１１記
載の薄膜磁気ヘッド出塁仮にＪ３い゛Ｃ１−１−記炭化
チタンの５−ａｏモル％ｆＺｒ　、’ｌ−１ｒ、　Ｖ’
、　Ｎｂ　、　−ｒａ　、　Ｃ）−。Ｍｏ、Ｗの炭化物の１種又は２種以上で置換したことを
特徴と１８薄膜磁気ヘツド用レラミツクス基板。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基板において、上記炭化
チタンの５〜６０モル％をＴｉ、７：ｒＨｆ　、Ｖ、Ｎ
ｂ　、Ｔａの窒化物の１種又は２種以上で置換したこと
を特徴とする＃欣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「ｌ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５〜６０モル％を酸化ジルコ
ニウムで置換したことを特徴とづ−る薄膜磁気ヘッド用
セラミックス基板。６、特許請求の範囲第５項記載の薄膜磁気ヘッド用セラ
ミックス基板において、酸化ジル：Ｉニウムに酸化ジル
コニウムの２〜１０モル％のＭ（１０，ＣａＯ，Ｙ２Ｏ
３を１種又は２種以上固溶しｌこことを特徴とするＮ膜
磁気ヘッド用しラミックス塁板。