JPS6323641B2

JPS6323641B2 -

Info

Publication number: JPS6323641B2
Application number: JP58158575A
Authority: JP
Inventors: Hirohide Yamada; Yoshiharu Koike
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1988-05-17
Also published as: JPS6050905A

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ツド用
セラミツクス基板およびその製造方法に関するも
のである。最近、コンピユータ録再用磁気ヘツド、VTR
テープの位置決め用磁気センサー、PCM録音テ
ープ用ヘツドなどの高密度記録用磁気ヘツドとし
て従来のフエライトおよびセンダストを使用した
ヘツドに変つて薄膜磁気ヘツドが注目されてい
る。薄膜磁気ヘツド用基板に要求される特性とし
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ツ
チ、チツピングを生じない。 (ハ) 耐摩耗性に優れている。 (ニ) 化学的に安定である。 (ホ) 絶縁層としてコーテイ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
ミツクスが開発され使用されている。しかしなが
ら、この複合セラミツクスは酸化アルミニウムと
炭化チタン粒子間の濡れ性が悪いためチツピング
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とするセラミツク切削
工具においても同様であるが、セラミツク工具の
分野においては、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結を行い緻密
化することによつて、チツピング性の改良が図ら
れている。例えば、金属元素を添加する方法として、特開
昭51−5215号の鉄族金属およびモリブデンの１種
又は２種以上を添加する例、特開昭51−6209号、
特開昭51−93917号および特開昭56−92161号の鉄
族金属、モリブデンおよびタングステンの１種又
は２種以上を添加する例があるが、これら従来材
料を薄膜ヘツド用セラミツ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
微細化によつてチツピングを改良するとともに、
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薄膜磁気
ヘツド用基板お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ツクス100重
量部に対しシリコンを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種0.05〜2.0重量部添加したことを特徴
とする薄膜磁気ヘツド用基板である。また、本発
明において、上記組成物にさらに鉄、クロム、タ
ングステンの１種又は２種以上を0.05〜５重量部
添加したことを特徴とするものである。また、上記組成に対して、炭化チタンの５〜60
モル％をZr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗの
炭化物の１種又は２種以上、またはZr、Hf、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、CaO、Y₂O₃の
１種又は２種以上で固溶させることができる。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、しかも黒鉛ダイス
中でホツ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。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つて、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つた。シリコンが0.05重量部未満の場合は、シリコン
添加の効果がなく、5.0重量部を越えると硬さが
小さくなるため、シリコンの添加量は0.05〜５重
量部が好ましい。また、ホウ素および炭素の１種又は２種を添加
することによつて、上記セラミツクス組成物の耐
摩耗性が著しく改善される。ホウ素および炭素の
１種又は２種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0.05重量部
未満であるとその効果はなく、2.0重量部を越え
ると耐チツピング性が悪くなるので、0.05〜2.0
重量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、Hf、
Ｖ、Nb、Taの炭化物の１種又は２種以上で置換
し、さらにはTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Taの窒化
物の１種又は２種以上で置換することによつて、
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％
未満であるとその効果はなく、60モル％を越える
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、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つ
て、酸化アルミニウム相が強靭化され、耐チツピ
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MgO、CaO、およびY₂O₃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、ホツトプレス法が主
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、相対密度が
ほぼ100％となるが、結晶粒径が5μｍ以上であり
チツ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ツド用セラミツクスは
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ツトプレスによつて、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100％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Al₂O₃、純度
99.5％、平均粒子径0.6μｍのTiCに試薬１級のシ
リコン、鉄、クロム、タングステン粉末を第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／cm²の圧力で80φ×７〜8t
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×
4tに加工した後、片面を0.01Sになるまでラツピ
ングした。ラツ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
大きさと分布より算出した。また、焼結体をダイ
ヤモンドブレイドで切削し、ラツピング面と切削
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表に示
す。

【表】第１表で本発明範囲内の実施例はNo.４〜９であ
り、No.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も相対密度が99.7
％以上、ラツピング面内の空孔は1μｍ以下、稜
のカケは1μｍ以下であり、薄膜ヘツド用セラミ
ツクス基板に適している。また、No.１〜３は相対
密度が低く、ラツ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
るため薄膜ヘツド用セラミツ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および炭素の
１種又は２種を第２表に示す割合で配合し、実施
例１と同様な方法で試料を作成し評価した。ま
た、摩耗テストを行い摩耗量を測定して、従来材
の摩耗量を100としたときの相対比較を行つた。
その結果を第２表に示す。

【表】第２表でNo.１が従来のホツトプレス材料であ
り、No.２〜No.10が本発明範囲によるものである。
本発明材は摩耗量がいずれも従来材と比較して30
〜40％少なくなつ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、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No.１は従来のホツトプレス材料で平均
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1μｍ以下であり、TiN、Zr、
Hf、Ｖ、Nb、Taの炭窒化物の添加効果が明ら
かである。

【表】

【表】実施例４実施例１の配合組成の他に第４表に示すよう
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JIS4
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は従来のホツトプレス材であり、
抗折力55Kg／mm²に対して、本発明によるNo.２〜No.
20はいずれも抗折力が大きく酸化ジルコニウムの
効果が明らかである。

【表】

【表】以上のように、本発明範囲内の範囲の組成物は
薄膜磁気ヘツド用セラミツクス基板として非常に
優れた性能を備えた材料である。

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ツクス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、さらにホウ素および炭素の１種又は
２種0.05〜2.0重量部を添加したことを特徴とす
る薄膜磁気ヘツド用セラミツクス基板。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0.05〜５重量部添加したことを特徴とする
薄膜磁気ヘツド用セラミツクス基板。３特許請求の範囲第１項または第２項記載の薄
膜磁気ヘツド用基板において、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
ことを特徴とする薄膜磁気ヘツド用セラミツクス
基板。４特許請求の範囲第１項、第２項または第３項
記載の薄膜磁気ヘツド用セラミツクス基板におい
て、上記炭化チタンの５〜60モル％をTi、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ツド用セ
ラミツクス基板。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ツド用セラミツクス基
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
る薄膜磁気ヘツド用セラミツクス基板。６特許請求の範囲第５項記載の薄膜磁気ヘツド
用セラミツクス基板において、酸化ジルコニウム
に酸化ジルコニウムの２〜10モル％のMgO、
CaO、Y₂O₃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ツド用セラミツクス基板。