JPS6059714A

JPS6059714A - 薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板

Info

Publication number: JPS6059714A
Application number: JP58168566A
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しのである。

最近、コンピュータ録再用磁気ヘッド、ＶＴＲテープの
位置決め用磁気じンリーー、１〕Ｃ〜１録音テープ用ヘ
ッドなどの高密度記録用磁気ヘッドとし・で従来のフエ
ライ１〜おＪ：び［ンダスト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薄膜磁気ヘッド用Ｌ１
板に要求される１ｈ性どし−Ｃ下記の項目が挙げられる
。

（イ）表面か平坦で気孔が存在しない。

（ロ）精密機械加工が容易でしがち加工中クランク、デ
ツピングを生じない。

（ハ）耐摩耗性に優れている。

〈二）化学的に安定である。

（／ｊ＼）絶縁層としてコーチ、ｒングされる４Ａ質と
熱膨張係数が同′４９−”Ｃ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りる複合ヒラミックスが開発
され使用されている。しかしながら、この複合ヒラミッ
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
悪いためチッピングの光生しやづ−いことか欠点どされ
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（Ｊ−るヒ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８５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
て液相焼１＋Ｉ！Ｉを行い：ＩＩ密化づることによって
、チッピング性の改良が図られている。

例えば、酸化物を添加づ゛るノ）イ１、としては、！１
４ｊ　ｌ：ｉｌ昭、＋９−２８０８の酸化タンゲス７ン
、特開１１Ｘ４９　２Ｇ３０９および特開昭５３−１２
７５１４の酸化ニラクル、酸化マグネシウム、特開昭４
９−９９７０５の酸化マグネシウム、酸化り［］ムの１
種又は２科以」−を添加りる例があるが、これら従来材
料を薄膜ヘラ１〜用しラミックス基板として使用するノ
易台には、不充分Ｃあり、ざらに高密度結晶粒微細化に
よって、ヂップングを改良するとともに１μｍ１１以」
−の′）Ｊゲ孔が皆無になるよう焼結することか必要（
゛ある。

本発明は上記の従来の欠点を除去した基膜磁気ヘッド用
基板およびその製造方法を捉イハヅる６のである。

づなわち、本発明にに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重量％、残部酸化アルミニ
ウムからなる複合レラミックス１００重Ｍ部に対しシリ
コンｄ５よび畝の酸化物の１種又（：、Ｊ、２種を０．
０！ｉ〜５重量部添加した’ＡｔＪ膜磁気ヘット用基板
あるいは上記組成物にさらにクロムｄ３よびタングステ
ンの酸化物の１種又［，１２種以上を０．０５〜５徂ｍ
部添加したことをＨ徴とづ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重足部に対して、炭化７１＼つ素５〜３０重バ
１部の割合で配合したことか１７１１毀−ぐ　ｄりる。

また、上記組成に対して、炭化ブタンの５〜ＧＯモル％
をＺｒ、　１−１ｆ　、　Ｖ、　ＮＩ）、’１−ａ　、
　Ｃｒ　、　Ｍｏ。

’ｖＶ　（１）　ｔｊ２化物の１種又は２種以Ｊ−，’
ｌｒ　、　１−１ｆ　、　Ｖ。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの窒化物の１種又は２種以
」−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、ざらに酸化ジルコニウムの
２−１０シル％をＭｇＯ，ＣａＯ。

Ｙ　２０３で固溶させたことを特徴とするものである。

ざらには、上記組成物からなる基板を小ツ）−プレス後
さらに熱間静水圧加圧り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する。

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、しかも黒１１１ダイス中でボッ［
・プレス焼結する条件では、シリコンＪ５よび鉄の酸化
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）ζ。酸化ケイ素および酸化υ１は焼結する過程
で、炭化チタンあるいは黒！１）の炭素と反応してがＪ
化ボウ素になっＩζす、その後再び酸化アルミニウムの
酸素と反トロして酸化ホウ素および酸化鉄になることが
くり返され、王のため炭化チタンおよび酸化アルミニウ
ム粒子の表面が活性化され、強固な結合が生り゛るもの
ど考えられる。これに、ざらにクロムｄ５よひタングス
テン酸化物の１種又は２種以上をシリコンおよび鉄の酸
化物と同時に添加することによって、酸化アルミニウム
とがＪ化チタン粒子間の結合をより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　
＠ｍ部以下の場合は、これらの添加の効果がなく、５．
０市ｍ部以上になると硬さが小さくなるため、シリコン
の添加ｍは０．０５〜！ｉ、０１部が好ましい。

また、炭化ホウ素を添加“りることににっで、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。炭化小
つ索の添加Ｈ）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
果はなく、３０重ω８１５以上になると耐デツピング性
が悪くなるので、５〜３０市量部の範囲が好ましい。

ざらに、上記組成物の炭化チタンをＺｒ　、　Ｈｆ　。

Ｖ、Ｎｂ　、Ｔａの炭化物の１４・トヌは２種以上で置
換し、さらにはＴｉ　、Ｚｒ、１−ＩＦ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
（、。

の窒化物の１種又は２種以上で直換Ｊ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（ユなく、ＧＯ’ＩＥル％以上であると焼結性
が悪くなるためイの添加ｍは５〜６０モル％が適してい
る。また、上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、耐チッ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Ｉｖ’ｌ’（Ｊ○、Ｃ
ａ　Ｏ，およびＹ　２　’０３の１種又は２種以上を２
〜１０セル％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、ホットプレス法が主流である
が、最近アルゴンガス雰囲気炉で焼れ−し、相対密度を
９４％以上にした後、熱間静水圧加圧づる方法も行われ
ている。

前者では、結晶粒径２μｍ１ど微細であるか、相対密度
は９９％が限度である。後者は、相スづ密度がほぼ１０
０％どなるが、結晶粒径が５μｍ１１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ト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
るためホラ［・プレスによって、相対密度９８％以上に
焼ねｌｉ　Ｌ、さらに熱間静水圧加圧して相対密度をほ
ぼ１００％にづる製造ブ〕法が望ましい。

以下、本発明を実施例をあげて説１１１１’Ｊ−る。

実施例１純度９９．９％、平均粒子径０．５μＩ１１の酸化アル
ミニウム、純度９９．５％、平均粒子径０．６μｍｎの
炭化チタンに試桑１級のシリコン、１ノ１．り［１ムお
Ｊ：びタンゲスアン酸化物のわ）末を第１表に示す割合
で配合し、ボールミルで２４１１；ｊ間１１〜合しＩＣ
８乾燥後、１４粒し１ｔ／’Ｃｍ２の圧力で８０φ×　
１〜８Ｌの寸法に成形　し　ノこ　。

成形体を黒！、カ型に設置し、１６００℃で１１１力間
減圧下で処理した。その後ざらに１５００℃で１５００
気圧。

１１１、′１１７！Ｊ　Ａ　ｒ　’７；　Ｉｕｌ　気中
テ処１１　Ｌ／　７．：。焼１＋’ｒ　４４（４Ｊ　７
Ｇ　、２　ψ×４［に加工した後、片面を０，０１８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、空孔の大きざを測定し１．：ａ相ス・１密度
【Ｊ、空孔の大きさと分布よ′り算出した。、また、焼
結体をダイー＼７モンドブレイドで切削し、ラッピング
面ど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表に示す。

第１表で本発明範囲内の実施例はＮｏ、４・〜５９てあ
り、Ｎ　ｏ、　１〜３は範囲外の比較例である。

本発明範囲内の試料はいずれ・し相対密度か９９．７％
以」−、ラッピング面内の空孔は１μｍ以下、稜のカケ
は１μＩｌｌ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。Ｊ、た、Ｎ０１１〜３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１μ０１以上のものがあるため薄膜ヘッド用
セラミックス基板どして不適当である。

実施例２実施例１の配合組成の池に炭化ホウ素を第２表に示す割
合で配合し、実施例１と同様な方法（試料を作成し評価
した。また、厚！Ｕ　ｊストを行い１！１−耗量を測定
して、従来材の閉耗吊を１００としたとぎの相対比較を
行った。その結果を第２表に承り第２表でＮ０８１が従
来のホットプレス′４Ａ′Ａ’８１　’Ｃあり、Ｎａ２
〜Ｎｃ、１０が本発明範囲にＪ、るものである。、を発
明材は摩耗ｍがいずれも従５１（イΔと比較して３０・
〜４０％少なくなっており炭化小つタ（（添１ノ１１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ＪようにＴｉ　、
Ｚｒ、Ｈｆ’、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの炭化物、窒化物を配合
して実施例１と同様な方法て試≧’４＋を１′１成し、
評価した。その結果を第３人に示づ一０ｉｉ４３−ａｒ
Ｎｏ、”Ｎｔ従来（１”）　ホラｂ　−Ｉ　Ｌ／　ス’
ＬＡ　Ｅ　−（’　゛Ｉｌ均結晶粒径は４〜５μｍであ
るが、本発明にＪ、るＮ０８２〜Ｎ０．１３はいずれも
１μ口１以下で′あり、Ｔｉ　Ｎ、　Ｚｒ　、　ｆ−１
ｆ　、　Ｖ、　ＮＬＩ　、　ｌ−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ＪＩＳＪ点曲げ試験法によ
り抗折力を測定した。その結果を第４表に示す。

第４表でＮｏ、１は従来のホラ１〜プレス祠であり、抗
折力５５ｋｉｌｌ／ｍｍ２に対して、本発明ににるＮ　
ｏ、　２〜Ｎｏ、２０はいずれも抗折力が大ぎく酸化ジ
ルコニウムの効果が明らかである。

以上のように、本発明範凹内の範囲の組成物は薄膜磁気
ヘット用セラミックス基板どして非富に優れた性能を（
１１ｈえたｊＡ　）’ｉｆ　ｃ＆ｉ　ル。

事件の表示昭和５８年　特許願　第１６８ｂ６６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　特許出願人住所　東京都千代田区丸ノ内二丁目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。

一１炭化チタン２０〜５５重徂％と残部酸化アルミニウ
ムからなる複合セラミックス１００市量部に対して、シ
リコンおよび鉄の酸化物を０．０５〜５重用部添加した
割合よりなるものに、さらに炭化ホウ素５〜３０重量部
を添加したことを１ｊ１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　、　１−１ｆ　、　Ｖ、　Ｎｂ　、　Ｔａ　
。

Ｏｒ、Ｍｏ、Ｗの炭化物の１種又は２種以上で置換した
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板。

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％を王ｉ、７ｒ。

Ｈｆ　、Ｖ、Ｎｌ）、Ｔａの窒化物の１種又は２種１メ
上で置換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。

５、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項Ｊ、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１１′ｉどりる薄膜磁気ヘ
ッド用セラミックスＨ４１゜６、特許請求の範囲第５項
記載の薄膜磁気ヘット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
Ｍ（Ｉ　Ｏ。

Ｃａ　Ｏ，Ｙ２０３を１種又は２種以上固浴したことを
特徴とする薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板・」以上

Claims

【特許請求の範囲】

１．炭化チタン２０〜５５重量％ど残部酸化アルミニウ
ムからなる複合セラミックス１００型組部に対して、シ
リコンを０．０５〜５重足部添加した割合よりなるもの
に、さらに炭化ホウ素５〜３０重四部を添加したことを
特徴とづる薄膜磁気ヘッド用しラミックス基板。２、特許請求の範囲第１項記載のｂのにＪ３いて、ざら
に鉄、クロム、タングステンの１種又は２種以上を０．
０５〜５重ｆｆｉ　Ｂｊｉ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Ｊ３いて、上記炭化チタンの５〜６０モ
ル％をＺｒ、トＩｆ　、Ｖ、Ｎｔｌ、−ｒａ、Ｃ２Ｍｏ
、ｗの炭化物の１種又は２種以」二で置換したことをＨ
ｉ　ｌｉｌとす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、Ｚｒ。ｔ−Ｉｆ　、　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５〜６０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ト用セラ
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Ｍ（ＩＯ，ＣｉＯ，Ｙ２．０
３を１種又は２種以上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。