JPS6059718A - 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ある。

最近、コンピュータ録再用磁気ヘッド、ＶＴＲデープの
位信ｒｊ２め用磁気センリー、１つＣ〜１録音ブーブ用
ヘットなどの高密度記録用１１赳気ヘツドとし−Ｃ従来
のフコ−ライトおよびレンク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。

薄膜磁気ヘッド用基板に要求される１、テ性どして下記
の項目が挙げられる。

（イ）表面が平坦で気孔が存在し’ｃＬい。

（ロ）精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Ａ、し性に優れている。

（ニ）化学的に安定である。

（）ｌ＼）絶縁層としてコーディングされる４Ａ貿ど熱
膨張１糸数が同等である。

これらの要求に対応するため、現在では酸化アルミニウ
ムど炭（ｅチタンを主成分と覆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
が悪いためデツピングの発生しゃ１′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づ−るヒラミック切削工具において
も同様であるが、セラ４フ９１児の分野においては、焼
結助剤（主としてｎり化物〉を添加して、結晶粒成長を
抑制し微細化する方法６りるいは、金属元素を添加して
液相焼結を行い緻畜化することによって、デツピング性
の改良が図１）れている。

例えば、酸化物を添加する方法どじでは、Ｑ、′ｌ’　
ｌ１ｉｌ昭４’ｌｌ−２８０８の酸化タングステン、　
＋１’ｊｊ間昭４’）　−２６３０９おＪζび特開昭５
３−１２７５１４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ｉ“′ｉ又は２種以上を添加Ｊる例があるが、これ
ら従来相別を薄膜ヘッド用はラミックス基板として使用
可る場合には、不充分であり、さらに高密度結晶粒微細
化によって、ｆ−ツプングを改良するとともに　１μｍ
　Ｉメ土の苧孔か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１１９１１シ！磁
気ヘツド用基板およびその製造方法をＬｆｉ　（Ｊｌ；
づるしのである。

′７Ｊなわち、本発明による薄膜磁気ｌ＼ツド用レしミ
ックス基板は炭化チタン２０〜５５千ｍ％、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
しシリコンおよび鉄の酸化物の１種又は２種を０．０！
ｉ〜５重量部添加した薄１Ｍ）磁気ヘッド用基板あるい
は上記組成物にざらにりＬ１ムおよびタングステンの酸
化物の１種又は２トド以上を０．０５〜１）重伍部添加
したことを′４！ｉ徴とりる薄膜磁気ヘッド用しラミッ
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１００Φ１１ｊ部に対し°Ｃ１炭化ケイ素５・−〇〇
重全部の割合で配合したことが１１．７４徴である。

また、上記組成に対し−Ｃ，炭化ブタンのＳ・−Ｃ１０
モル％をＺｒ、１−１ｆ、Ｖ、Ｎｌ＋、１−ａ、Ｃｒ、
Ｍｃ＋。

Ｗの炭化物の１種又は２（小以上、　／１゛、　１−Ｉ
ｆ　、　Ｖ。

Ｎｂ　、　ｌ−ａ　、　Ｃｒ　、　Ｍｏ　、　Ｗの窒化
物の１種又は２種以上で＠換可能Ｃ′あり、酸化アルミ
ニウムの５・〜００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へ・１０モル％をＭ　ｇ○、Ｃ
ａ　Ｏ。

ゝ／　２０３で固）容させたことを’Ｂｉ徴とりるもの
である。

さらには、上記組成物からイＺる早仮をホットプレス後
ざらに熱間静水圧加Ｉｌｌ：　Ｊることか製造方法の特
徴である。

以下、本発明について詳しく説明づる。

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
ス焼結する条イ′１では、シリコンｄ５よび鉄の酸化物
の１種又は２種の添１Ｊ１１が右９）ノＣあり、酸化ア
ルミニウムと炭化チタン粒子間の界ｍ」強度が大さくな
ることを見出した。酸化ケイ素Ｊ３よび酸化鉄は焼結す
る過程で、炭化チタンあるいは黒鉛の炭素と反応し−Ｃ
炭化グケイ素なったり、ぞの後再び酸化アルミニウムの
酸素と反応して酸化ケイ素および酸化鉄になることがく
り返され、（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、ざらにり１」ムＪ５よびタンゲス７
ン酸化物の１種又は２種以上をシリコンＪ５Ｊ、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づることか可
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ＯＱ５単ｆ
ｎ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」：になるど硬さが小ざくなるため、シリコン
の添加量はＯ、Ｏ！＋〜５．０重聞部が好ましい。

また、炭化ケイ素を添加′することににって、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。炭化ケ
イ素の添加ｍは酸化アルミニウムと炭化チタンのｉ昆含
物の１００重１１部に対して５重量部以下であるとその
効果はなく、３０重毎部以上になると耐デツピング性が
悪くなるので、５〜３０？４ｉ量部の範凹が々了ましい
。

ざらに、上記組成物の炭化チタンをＺｒ　、　Ｈｆ　。

Ｖ、Ｎｌ）、−１−ａの炭化物の１種又は２種以上で置
換し、ざらにはＴｉ　、　Ｚｒ　、　Ｈｒ　、　Ｖ、　
Ｎｂ　、　ＴＱ。

の窒化物の１種又は２種以上でｉｍ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
とその効果はなく、６０ｔル％以上であるど焼結性が悪
くなるためその添加ω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Ｍ（１０，ＣａＯ，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、製造方法どしては、ポットプレス法が主流である
が、最近アルゴンカ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２μ…ど微細であるが、相対密度は
９９％が限度である。後者は、イｌ対密瓜がほぼ１００
％となるが、結晶粒径が５μｍ以上でありチッピングの
発生しやすいことか欠点である。

本発明による簿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する。

実施例１ 純度９９．９％、平均粒子径０．５μ■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、クロムおよびタングス
テン酸化物の粉末を第１８に示す割合で配合し、小−ル
ミルで２４時間）化合した。乾燥後、造粒しｉｔ／’Ｃ
ｍ２の圧力で８０φ×　１〜８（の１法に成形した。

成形体を黒鉛型に設置し、１６００°Ｃで１時間減圧下
で処理した。モの後さらに１！ｉｏＯ℃で１５００気圧
。

１時間Ａｒ雰囲気中で処理した。焼結体は７Ｇ、２φＸ
４ｔに加工した後、片面をｏ、ｏｉ　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。相ヌ・ｊ密度は空孔の大きさと
分布より算出した。まｌ、：、焼結体をダイヤモンドプ
レイドで切削し、ラッピング面と切開面の稜に生ずるカ
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・〜で〕Ｃあ
り、Ｎ０１１〜３は範囲外の比較例である。

本発明範囲内の試（′」はいずれ゛し相幻畜）哀が９９
．７％以上、ラッピング面内の空孔は１μｎ１以下、稜
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、Ｎ０２１〜３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１μｍ以上のものがあるため薄膜ヘッド用セ
ラミックス基板として不実施例２ 実施例１の配合組成の他に炭化ケイ素を第２人に示す割
合で配合し、実施例１ど同４Ｗな方法で試料を作成し評
価した。また、摩耗ｊス１へを行い摩耗量を測定して、
従来材の摩耗δ１を１００どしたどぎの相対比較を行っ
た。その結果を第２表に示−８Ｊ、。

第２表でＮｏ、１が従来のホットプレス４Ａ料゛Ｃあり
、Ｎｏ　２−ＮＯ，１０が本発明範囲によるものである
。本発明材は摩耗ｍがいずれも従来（Ａと比較して３０
・〜４０％少なくなっており炭化ホウ素添加の効果の著
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表に示すようにＴｉ　、
Ｚｒ、Ｈｔ’、Ｖ、Ｎｂ、ゴーａ　、（７）炭化物、窒
化物を配合して実施例１と同様な方法で１゛３１を作成
し、評価した。その結果を第３表に示す。

第３表でＮｏ、１は従来のボッ１〜プレス４Ａｉ！３１
で平均結晶粒径は４〜５μｍであるが、本発明によるＮ
ｏ、２−Ｎａ、”１３はいずれも　１μｒｎＬＪ下であ
り、Ｔｉ　Ｎ、ｌｒ　、旧、Ｖ、Ｎｌ）、Ｔａ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の配合組成の伯に第４表に示ザように酸化ジル
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ＪＩ８４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Ｎ０９１は従来のホラ１へプレス材であり、抗
折力５５ｋＯ／ｍｍ２に対して、本発明によるＮＯ６２
〜Ｎａ、２０はいずれも抗折ノＪが大きり酸化ジルコニ
ウムの効果が明らかである。

以上のように、本発明範囲内の範ＩΣ１１の組成物は薄
膜磁気ヘッド用セラミックス臭板として非常に優れた性
能を備えた（Ａ斜である。

昭和５８年　特許願　第１６８５７０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）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　東京２８４−４６４２　（代表）補正の内容 １、明細四の１゛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１００ｆｆｌｆｆ１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、ざらに炭化ケイ素５〜３
０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虫最部添＋＋ｔ＋　Ｌ　／こ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ｌζ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、Ｈｒ、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１−：、ｚｒ。

１−１ｆ　、　Ｖ、　Ｎｔｌ　、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頂、第３項または第４
項記載の薄膜磁気ヘット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、酸化ジルコニウムに酸化ジルコ
ニウムの２〜１０モル％のＭＯＯ。

Ｃａ　Ｏ，＼グ、０３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しラミックス基板。ヨ 以」二

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ウ
   ムからなる複合セラミックス１００虫ｆｉ１部に対して
   、シリコンを０．０！ｉ〜５重１？！、部添加した割合
   Ｊ：りなるものに、ざらに炭化ケイ素５＝−３０重缶部
   を添加したことを特徴ど゛りる薄膜磁気ヘッド用セラミ
   ックス基板。 ２、特５′ｒ請求の範囲第１項記載のしのにおいて、ざ
   らに鉄、り〔］ム、タングスデンの１種又は２種以上を
   ０．０５〜５重量部添加したことを特徴と覆る薄膜磁気
   ヘッド用セラミックス基板。 ３、特許請求の範囲第１項まｌζは第２項記載の薄膜磁
   気ヘッド用基板におい−（、上記炭化チタンの５〜６０
   モル％をＺｒ、１−１ｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＣＭＯ，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ｌ＼ツド川用しミックス基板。 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ｌｉ、７ｒ＠ｆ　、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　Ｉｆｆ　、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覆る薄膜磁気ヘッ
   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、酸化ジルコニウム−に酸化ジル
   コニウムの２〜１０モル％のＭ（１０，Ｃ（ＬＯ，Ｙ２
   Ｏ３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。