JPS6059717A - 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奉る。

最近、コンピュータ録再用磁気ヘッド、ＶＴＲｊ−ブの
位置決め用磁気しンリー、１）Ｃ〜１録音テープ用ヘッ
ドなどの高密度記録用１６気ヘツドとして従〉１（のフ
エライｈ　８３　Ｊ、びレンダストを使用しＩＣヘッド
に変って）埠膜磁気ヘッドがン十目されている。

イ’＋９　ＪＩＳ！　Ｉ＆１気ヘッド用基板に要求され
る１゛Ｊ性どし−Ｃ下記の項目が挙げられる。

（イ）表面が平坦で気孔が存白し４Ｌい、。

（ロ）′楯δ′１：樵械加工が容易でしかし加］二中ク
ラック、チッピングを牛しイ「い、。

（ハ）耐貼耗性に（娶れでいる。

（ニ）化学的に安定である、。

（ホ）絶縁Ｋｗどしてコーラ゛インクされる拐質と熱１
膨張係数が同等である。

これらの要求にス・］応するため、現在では酸化アルミ
ニウムとｊ炭化チタンを主成分とりる複合レラミックス
が開発され使用されている。しかしながら、この複合レ
ラミックスは酸化ノ）ルミニウムと炭化チタン粒子間の
濡れ性が悲いためチッピングの発生しＴＪ　Ｔいことが
欠点とされている。

これの欠点は、用途は異なるか、酸化アルミニウムと炭
化チタンを主成分とするセラミック切削工具におい−Ｃ
も同様であるが、セラミック工具の分野においては、焼
結助剤（主どじで酸化物）を添加して、結晶粒成長を抑
制し微細化１−る方法あるいは、金属元素を添加して液
相焼に１°、を行いＸｆＡ　’＋’ｔ゛化することによ
って、チッピング慴の改良が図１られている。

例えば、金属元素を添加する方法どしτ、Ｌ’＋　ｌ：
ｉｌ昭５１−５２１５号の鉄族金Ｅ　ｄ３よぴモリブ】
ンの１普・又は２種以上を添加する例、特］１ｉ１昭５
１−０２０９舅。

特開昭５１−９３９１７号および特開昭（）Ｇ−９２１
Ｇ１ｊ憂′）４３　Ｍ金属、モリブデンｄ３よびタング
ステンの１（１を又は２秒以上を添加する例があるが、
これらｉ？Ｌ木月利を薄膜ヘッド用ゼラミックス基板と
して使用する場合には、不充分であり、ざらに高ＩＳ’
ｉ　ｌし浩晶粒ｉＭ　１１１１化にＪ：ってデツピング
を改良するどどうに、１μｍ以上の空孔が皆無になるよ
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た（１；１膜１公気
ヘツド用基板およびその製造方法を提供するしのである
。

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２０〜５５重偵％、残部酸化アルミニ
ウムからなる複合セラミックス１００重量部に対しシリ
コンを０９（１！ｉ　＝−！１ｆｉｎｆｆ１部添加した
薄ＰＱ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、タングステンのｉ　＋＋ｐ又は２種以」二を
０．０５□−５型箔部添加したことを１Ｇ−徴どするλ
９膜磁気ヘッド用セラミックス！、１板であり、さらに
は炭化チタンと酸化アルミニウム１０（Ｉｇｆｉ部に対
して、窒化ケイ素５〜３０ｆｆｉ　ｆ？ｊ部の割合で配
合したことが特徴である。

また、上記組成に幻して、炭化チタンの５〜６０モル％
をＺｒ、ｔ−１ｔ’、Ｖ、Ｎｌｌ、−ｒａ、Ｃｒ、Ｍｏ
。

Ｗの炭化物の１種又は２種以上、ｚｒ、＋−ｕ、ｖＮｂ
　、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、ざらに酸化ジルコニウム
の２〜１０モル％をＭＵ　Ｏ，ＣａＯ。

Ｙ　２０３で固溶させたことを特徴とづ゛るものである
。

さらには、上記組成物からなる基板をボッ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覆る。

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、しかも黒鉛ダイス中でボットプレ
ス焼結する条件では、シリコンの添加が有効であり、酸
化アルミニウムど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。

シリコンは焼結する過程で、炭化チタンあるいは黒鉛の
炭素と反応して炭化ケイ素になることがくり返され、そ
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、強固な結合が生ずるものと考えられる。こ
れに、さらに鉄、クロムおよびタングステンの１種又は
２種以上をシリコン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
することが可能であった。

シリコンが０．０５重量部以下の場合は、シリコン添加
の効果がなく、５．０宙吊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１ζ、窒化ケイ素を添加覆ることによって、上記セラ
ミックス組成物の強度が乙しく敗色される。

窒化ケイ素の添加Ｏは酸化アルミニウムと炭化チタンの
混合物の１００重量部に対しく　５小ｕｉ部以下である
とイの効果はなく、３０重量部以上になると耐摩耗性が
悪くなるので、！＋−３０重ｒ１１部の範囲が好ましい
。

ざらに、上記組成物の炭化ブタンをＺｒ、１−Ｉｆ。

Ｖ、Ｎ＋１．Ｔａの炭化物の１種又は２種以上で直換し
、さらには１川、　Ｚｒ　、　Ｈｒ　、　Ｖ、　Ｎｂ　
、　１−ａ。

の窒化物の１種又は２種以上で’ｔ（−１’／ｊ　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ＩＪ　、炭化チタンの５
モル％以下であるとその効果は’＜’Ｎ　り、６０モル
％以上であると焼結性が悪くなるためその添加世は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
ＭｇＯ，Ｃａ　Ｏ，１１３Ｊ：びＹ２Ｏ３の１種又は２
種以上を２〜１０モル％固溶さＶるとさらに効果的であ
る。

一方、製造方法としては、ボッ１ヘ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結し、相対密度を
９４％以上にした後、熱間静水圧加圧する方法も行われ
ている。

前者では、結晶粒径２μｍと微細であるが、相対密度は
９９％が限度である。後者は、相対畜１哀がほぼ１００
％となるが、結晶粒径が５μｍ０以上でありチッピング
の発生しやザいことが欠点である。

本発明にＪ：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
れるためホラ１へプレスによって、相対密度９８％以上
に焼結し、さらに熱間静水圧加圧して相対密度をほぼ１
００％にする方法が望ましい。

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１ｉ９９．５％、平均粒子径０．６μｍの炭化
チタンに試桑１級のシリコン、鉄、クロム、タングスデ
ン粉末を第１表に示す割合で配合し、ボールミルで２４
時間混合した。乾燥後、造粒し１ｔ／ａｍの圧力で８０
φ×　７〜８Ｌの寸法に成形した。

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

１時間Ａｒ雰囲気中で処理した。焼結体は７６．２φ×
４［に加工した後、片面を０，０１　Ｓ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
孔の大きさを測定した。相対密度は空孔の大きさと分布
にり算出した。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ｍ−
１法を１ｌｌｌ定した。

さらに、破面を走査型電子顕微鏡′ｃｌｌＡ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。

ａ（１表テ本ＲＩｌｌ　範ｔｉｌｌ　内（７）’ｔ　ｈ
’ｒ　１ｓｌＩ　１．Ｌ　Ｎ　ｏ　、　Ａ　・−９テあ
り、Ｎ０１１〜３は範囲外の比較例である。

本発明範囲内の試Ａ′３１はいずれし相対１ぐ１ご疫が
９９．７９６以上、ラッピング面内の空孔は１μｍ１１
以下、稜のカケは　１μ１１以下であり、ｉｔ９膜ヘッ
ド用レラしックス基板に適している。Ｊ、た、ＮＯ，１
へ・３は相対密度が低く、ラッピング面内の空孔は１μ
ｍ０以上のしのがあり、稜のカケは１μｍ１以上のもの
があるため薄膜ヘット用しラミックス基板どして不適当
て゛ある。

実施例２ 実施例１の配合組成の他に窒化ライ索を第２表に示Ｊ−
割合で配合し、実施例１ど同様な１ノ法で試別を作成し
、ＪＩＳ４点曲げ試験法により抗折ツノを測定した。

負′１２表でＮ　Ｏ，１か従来のボッ１−ブレ’Ｊ、　
４’Ａ　３つ１であり、ＮＯ２〜Ｎ０．１０が本発明範
囲によるものである３１本発明拐は抗折力がいずれし従
来イΔと比較して大きく、窒化ケイ素添加の効果の箸し
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表に承りようにＴｉ　、
　Ｚｒ　、　１−１ｆ　、　Ｖ、　Ｎｂ　、−１−ａの
炭化物、窒化物を配合して実施例１と同様な方ｖ１で試
わ１を作成し、評価した。その結果をり１３人に示り“
。

９４３表′ｃＮｏ。１は従来のホラ１ヘブ１ノス４わ′
３１で平均結晶粒径は４〜５μｍ１１であるが、本発明
によるＮ　Ｏ，２〜Ｎａ、１３はいずれも１μ１１１以
下であり、７−ｉ　Ｎ、　Ｚｒ　、　１−１ｆ　、　Ｖ
、　Ｎｂ　、　１−　ａ　σ〕　炭窒　イじ　１勿の添
加効果が明らかである。

実施例４ 実施例１の配合組成の他にり！４表に示り−ように、酸
化ジルコニウムＪ３よびその安定化剤を配合して、実施
例１と同様な方法で試お１を作製しＪＩＳＪ点曲り゛試
験法により抗折力を測定しｌζ３．その結果を第４表に
示Ｊ−０ 第４表でＮ　０．１は従来のホラ１−プレス刊であり、
抗折力５５ｋ（＋／　ｎｖ２に対して、本発明によるＮ
ｏ、２”□ＮＯ，２０はいり”れも抗折力が人さく酸化
ジルコニウムの効果が明らかである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．炭化チタン２０〜５５重量％と残部酸化アルミニ１
   　ラムからなる・複合セラミックス１０唖１部に対して
   、シリコンを０．０５〜５ｉＱＱ部添加した割合よりな
   るものに、ざらに窒化クイ索り〜３０重口部全口部した
   ことを特徴とＪ゛るｈ１７膜磁気ヘ磁気ヘッド用ワラミ
   ックス 基板特許請求の範囲第１項記載のｂのにおいて、さらに
   鉄、クロム、タングステンの１秤又は２種以、ＬをＯ，
   ’、０５〜５重ω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ＪＪ　４１Ｘ　。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載のシＷ般磁
   気ヘッド用基板にＪ５いて、上記炭化チタンの５〜６０
   モル％をＺｒ、１−１Ｆ　＋’　ｖ、　Ｎｂ　、　−１
   −ａ　、　Ｃｐ。 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ゼラミックス基板。 １．１４許請求の範囲第１項、第２　］ｊｌまたは第３
   項記載のＮ膜磁磁気ヘッド用シラミックス基板おいて、
   上記炭化チタンの５〜６０モル％をＴ！、Ｚｒ。 Ｈｆ　、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Ｉｃことを特徴とＪ゛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５１に＋記載の薄膜磁気ヘッド用
   セラミックス基板において、酸化ジルコニウムに酸化ジ
   ルコニウムの２−１０−Ｅル％のｌｖＬｇＯ、Ｃα０、
   Ｙ２０３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。