JPS63257206A - 薄膜磁気ヘツド用スライダ材料 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気ディスク装置用の薄膜磁気ヘッド用スライ
ダ材料に関する。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置の分野においては、増大する高記録密
度化の要請に応えるため、磁気ヘッドの浮上隙間の狭小
化が進んでいる。更に、記録・再生特性が優れた薄膜磁
気ヘッドの開発が進められている。

薄膜磁気ヘッド・スライダはその後部端面に磁気信号の
記録・再生を行う薄膜素子が設けられ、下部浮上面（摺
動面）が磁気ディスク表面に対接して保持され、磁気デ
ィスクの回転によって生じる薄い空気層流によって磁気
ディスク面上に浮上して、磁気ディスクに対し記録の書
込み、読み取りを行う役割を有する。したがって、スラ
イダは磁気ディスク回転の起動、停止時には必ず磁気デ
ィスクと過渡的に摺動し、いわゆるコンタクト・スター
ト・ストップ（ＣＳＳ）をする。また浮上隙間の狭小化
（０，２，０，３μｍ）によって、予期しない接触が生
じる機会がますます多くなっている。このため、接触、
摺動によって磁気ヘッドや磁気ディスクが受ける損傷が
問題となっている。

磁気ヘッドの損傷としては摩耗がある。スライダ端面に
形成された薄膜素子は、磁気信号の記録再生を行うため
に、スライダ摺動面に一対の磁性体コアを露出させてい
る。この磁性体コアの寸法は厳密に管理されており、通
常１〜２μｍ以上の摩耗によっては機能を失ってしまう
。このため摺動によるスライダの摩耗の許容量は極めて
小さい。

一方磁気ディスクの損傷としては記録信号の減衰がある
。記録信号が減衰する原因には摩耗によるものと熱的損
傷によるものがある。摺動速度は磁気ディスクの大きさ
や回転数により異なるが、通常２０〜６０ｍ／ｓの極め
て高速で行われれる。

したがって、スライダとの摺動により磁気ディスクの磁
性媒体層は摩耗及び摩擦熱による熱的変質を生じ、その
結果、記録された磁気信号が減衰又は消失する危険があ
る。

スライダ材料としては、摺動によっても上述のごとき磁
気ヘッドや磁気ディスクの損傷を生じないものが求めら
れている。

従来のスライダ材料としては、例えば特公昭５８−５４
７０号公報に開示されたＡ　ＱｚＯｓ　　Ｔ　ｉ　Ｃ系
焼結体が一般的に知られている。この焼結体は硬度が大
きく耐摩耗性に優れているために、前述の摺動による磁
気ヘッドの摩耗損傷に関しては良好な特性を有している
。しかしながら磁気ディスクの損傷に口しては、磁気デ
ィスクの摩耗が少なくないため、記録信号が十分に維持
されないという問題点があった。通常は磁気ディスクに
フッ素系潤滑剤を薄くコートする方法がとられているが
、必ずしも十分な効果が得られなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように、従来のスライダ材では摺動による磁気デ
ィスクの記録信号の減衰に関して十分な耐久性が得られ
ないという問題があった。

本発明の目的は、摺動による磁気ディスクの記録信号の
減衰が小さく、しかも磁気ヘッドの摩耗損傷が小さい薄
膜磁気ヘッド用スライダ材料を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明を概説すれば、本発明は薄膜磁気ヘッド用スライ
ダ材料に関する発明であって、ＺｒＯ２と金属ケイ化物
との混合焼結体よりなることを特徴とする。

Ｚｒ０ｚはＹｚ○３などの安定化剤の固溶により室温で
の結晶系が変えられることが一般的に知られているが、
本発明においては結晶系が立方晶の安定化Ｚｒ０ｚを用
いるのが好適である。これは、他の結晶系では相変態が
発生し、寸法変化が生じる可能性があるため、薄膜磁気
ヘッドのごとき高精密部品の作製に不適当なためである
。

金属ケイ化物としては、周期表第ｒＶａ、Ｖａ又はＶＩ
ａ族金属のケイ化物から選ばれた１種、又は２種以上を
用いることが望ましい。

ＺｒＯ２と金属ケイ化物は所定の割合で混合し。

焼成することによって目的の焼結体を得る。

以下に本発明を具体的に説明する。

ＺｒＯ２と金属ケイ化物は混合焼成によって互いにほと
んど反応しない。したがって、混合焼結体の硬度、熱伝
導率等の性質は、はぼ混合平均値が達成される。ＺｒＯ
２と金属ケイ化物の硬度はほぼ同程度であり、従来材Ａ
Ωｚｏｓ　　ＴｉＣ系焼結体の３１５倍程度と小さい。

また熱伝導率は金属ケイ化物がＺｒ０１ｚの５〜２０倍
と大きい。したがって、ＺｒＯ２と金属ケイ化物の混合
焼成により、硬度がほぼ一定で熱伝導率が混合比によっ
て変化する焼結体が得られるのである。

当該混合焼結体は硬度が小さいため、磁気ディスクの摩
耗を小さくすることができ、特に磁気ディスクに通常コ
ーティングされている潤滑剤の消耗を小さくすることが
できる。このため摩耗による磁気ディスクの記録信号の
減衰を小さくすることができるのである。しかしながら
、金属ケイ化物の混合割合が小さい時は焼結体の熱伝導
率が小さくなるため、磁気ディスクに摩擦熱による熱的
損傷を与えてしまい。これにより記録信号が減衰してし
まうことがわかった。したがって金属ケイ化物は一定量
以上含まれなければならないが、その量は混合する金属
ケイ化物の種類や磁気ディスクの回転速度により異なる
。すなわち混合する金属ケイ化物の熱伝導率が大きく、
磁気ディスクの回転速度が遅い場合には摩擦熱による温
度上昇が小さくなるため、必要最小限の混合割合は小さ
くなる。この場合、少なくとも５体積％以上が好適であ
る。

一方更に詳細に検討を重ねた結果、Ｚｒ０１ｚは耐摩耗
性が良好であるのに対し、金属ケイ化物は耐摩耗性が劣
ることがわかった。このため、金属ケイ化物の混合割合
が極めて多い場合にはスライダ自身の摩耗が大きくなる
ことがわかった。したがって、磁気ヘッドの摩耗損傷を
小さくするために金属ケイ化物の混合割合はせいぜい９
０体積％以下とするのが好適である。

以上述べたように、ＺｒＣ）ｚと所定量の金属ケイ化物
の混合焼結体を用いたスライダは、摺動による磁気ディ
スクの記録信号の減衰、及び磁気ヘッドの摩耗に関して
、これらを著しく抑制する特性を有する。

金属ケイ化物が混合される別の利点は、静電気による塵
埃の付着が低減できることである。すなわち、磁気ヘッ
ド・スライダは極めて小さい空隙により磁気ディスク上
に浮上するため、静電引力による大気中の塵埃のスライ
ダへの付着は、スライダと磁気ディスクとの予期せぬ接
触を引き起し。

これが事故の原因となる場合がある。一方、ＺｒＯｘは
電気絶縁体であるのに対し、金属ケイ化物は一般に比抵
抗が１０−４〜１０″″３Ω国と電気良導体である。

したがって、金属ケイ化物の混合により、静電気による
塵埃の付着を低減し、スライダと磁気ディスクの予期せ
ぬ接触を抑制する利点がある。

当該混合焼結体の更に別の利点は、加工精度の向上が図
れることである。すなわち、Ｚｒ０ｚ自身はヤング率が
小さいために１機械加工によって磁気へラドスライダの
ごとき高精密部品を作製する上で問題があった。これに
対し金属ケイ化物の中で特にＭｏ５ｉｚ　、ＷＳｉｚ　
、ＴａＳｉ２などはＺｒＯ２に対しヤング率が１．５〜
２倍と大きいため、これらを混合した焼結体はＺｒＯ２
に比ベヤフグ率が大きくなり、加工精度を向上すること
ができるのである。

空孔の少ない混合焼結体を作製するためには、熱間静水
圧加圧焼成又は−軸性加圧焼成（ホットプレス）を行う
のが望ましい。

今後ますます磁気ヘッドの浮上量が減少してくると、ス
ライダの浮上面は浮力を減少するために幅を狭（しなけ
ればならない。一方、スライダ後部の端面には、薄膜素
子を形成するために、−室以上の浮上面の幅が必要であ
る。このため１例えば、第４図に斜視図で示すごときス
ライダが加工される。符号１は薄膜素子形成面、２は浮
上面である。このスライダの狭い浮上面を高精度に加工
形成するには、スライダ材料に高いヤング率が必要され
る。本発明による金属ケイ化物とＺｒ○２混合焼結体は
、ヤング率が大きいためこのようなスライダの加工形成
が可能であり、更に、耐摩耗性が優れているため、浮上
面を狭くしても摩耗を小さく抑制することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。

なお、第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すもので
あって、各々Ｃ８Ｓ　　１０．０００回後の磁気ディス
クの信号残存比（％、縦軸）及びスライダの摩耗比（縦
軸）と金属ケイ化物の混合比（体積％、横軸）との関係
を示すグラフである。

実施例１ 粉粒径が０．１μｍの安定化Ｚｒ０ｚ粉末（８ｍｏＱ％
Ｙ２Ｏ３の固溶により室温での結晶系が立方晶であるＺ
ｒ０ｚ粉末）及び粉粒径が２μｍのＭ　ｏ　Ｓ　ｉ　ｚ
粉末を用いて、Ｍｏ５ｉｚがＺｒＯ２に対し各々雰、５
，１０，２０，４０，８０゜９０．１００体積％となる
ように秤量し混合した。

当該混合粉末は、更に溶媒としてアセトンを加え、Ｚｒ
０ｚｆｉｔｌボールを用いて５０時間ボールミル混合し
た。得られたスラリーは乾燥した後金型成形を施し、ホ
ットプレスで焼成した。ホットプレスは５００ｋｇｆ／
ａＪの加圧力を加えツツ、１６００℃で１時間行った。

得られた焼結体はＸ線回折により構成結晶を調べた。そ
の結果、第１表に示すように、いずれもＺｒ０ｚ及び／
若しくはＭ　ｏ　Ｓ　ｉ　２のみが検出され、他の反応
生成物はほとんど検出されなかった。

次に焼結体の表面を研磨し、ＩＩｔ面に仕上げた。研磨
面を顕微鏡でｌ！察した結果、第１表に示すように、い
ずれも気孔がほとんど見当らなかった。この研磨面を用
いて、ビッカース硬度計により硬度を測定した。測定条
件は荷重３００ｇｆとした。

結果は、第１表に示すように、いずれも１２００Ｈｖ前
後であった。また、超音波パルス法によりヤング率を測
定した結果、ヤング率はＭ　ｏ　Ｓ　ｉ　２混合量が多
いほど大きかった。また電気抵抗率を測定した結果、Ｍ
　ｏ　Ｓ　ｉ　２混合量が多くなると著しく低下した。

第１表に示した焼結体を用いて、実際のスライダを加工
形成した。本発明による焼結体（Ｎｏ２〜７）は加工性
が良好であった。

作製したスライダと磁気ディスクとの摺動による損傷は
、次のようにして調べた。まず、標準とする別の同タイ
プの磁気ヘッドを用いて、磁気ディスクに一定の信号を
記録した。次にこの磁気ヘッドを取除いた後、作製した
スライダを同じ位置にセットし、磁気ディスクの信号の
記録場所（トラック）′と試験スライダの浮上面（摺動
面）が同じ位置となるようにした。磁気ディスクが停止
状態では、スライダは磁気ディスクと接している。

次に摺動速度が３０ｍ／ｓｅｃとなる回転速度で磁気デ
ィスクを回転させ、スライダが浮上した後、回転を停止
させた。このコンタクト・スタートパストップ（ＣＳＳ
）を１０，０００　回繰返し、スライダと磁気ディスク
を反復摺動させた。この後。

試験スライダを取除いて標準磁気ヘッドを再びセットし
、初めに記録した磁気信号を再生してその出力を測定し
た。摺動による磁気ディスクの記録信号の減衰に関して
は、この再生強度と記録強度の比をとって評価した。一
方、摺動によるスライダの摩耗に関しては、薄膜素子が
形成されるスライダ後端面のＣ５５１０，０００同径の
摩耗深さを顕微鏡を用いて測定した。測定した摩耗深さ
はＡＬｚＯａ−ＴｉＣ系焼結体の摩耗深さとの比をとっ
て評価した。

第１図に測定結果を示す。これから、Ｍ　ｏ　Ｓ　ｉ　
ｚの混合比が５体積％以上で、磁気ディスクの記録信号
の減衰がほとんど発生しないことがわかる。

同様の試験において、従来材ＡｆｌｚＯａ−ＴｉＣ系焼
結体の信号残存比は４２％であった。試験後の磁気ディ
スクを観察した結果、Ｍ　ｏ　Ｓ　ｉ　２の混合比が零
％では表面が黒く変色しており、５体積％では極くわず
かに黒く変色していた。１０体積％以上ではほとんど変
化が見られなかった。一方スライダの摩耗は、Ｍ　ｏ　
Ｓ　ｉ　２の混合比が９０体積％を超えると急激に大き
くなることがわかる。混合比が９０体積％以下では、は
とんど従来材ＡＱｚｏｓ−ＴｉＣ系焼結体と同程度であ
り良好であった。

以上の本実施例により、Ｍｏ５ｉｚの混合比が５〜９０
体積％で磁気ディスクの記録信号の減衰がなく、かつス
ライダの耐摩耗性が良好となることがわかる。

実施例２ 実施例１に記載と同様のＺｒ０ｚ粉末と、粉粒径が１μ
ｍのＷＳｉ２粉末を用い、実施例１に記載と同様の方法
で混合焼結体を作製した。

得られた焼結体は実施例１に記載と同様の方法で構成結
晶、気孔の有無、及びビッカース硬度を調べた。第２表
にその結果を示す。いずれも反応生成物はほとんど検出
されず、また気孔はほとんど見当らず、更に硬度は約１
１００〜１２００Ｈｖとほぼ一定であった。更に超音波
パルス法によりヤング率を測定した結果、ヤング率はＷ
Ｓｉｚの混合量が多いほど大きかった。また電気抵抗率
を測定した結果、比抵抗はＷＳｉｚ混合量が多くなると
著しく低下した。

第２表に示した焼結体を用いて、実際のスライダを加工
形成した０本発明による焼結体（Ｎα１゜〜１５）は加
工性が良好であった。

作製したスライダと磁気ディスクとの摺動による損傷は
、実施例１に記載と同様の方法で調べた。

第２図に測定結果を示す。これから、ＷＳｉｚの混合比
が５体積％以上で、磁気ディスクの記録信号の減衰がほ
とんど発生しないことがわかる。試験後の磁気ディスク
をＩｌＩ！察した結果、ＷＳｉｚの混合比が零％では表
面が黒く変色しており、５体積％では極くわずかに黒く
変色していた。１０体積％以上ではほとんど変化が見ら
れなかった。一方、スライダの摩耗はＷＳｉｚの混合比
が９０体積％を超えると急激に大きくなることがわかる
。

混合比が９０体積％以下ではほとんど従来材Ａ　ＱｘＯ
ｓ　　Ｔ　ｉ　Ｃ系焼結体と同程度であり良好であった
。

以上の本実施例により、ｗｓｉｔの混合比が５〜９０体
積％で磁気ディスクの記録信号の減衰がなく、かつスラ
イダの耐摩耗性が良好となることがわかる。

実施例３ 実施例１に記載と同様のＺｒ○２粉末と、粉粒径が１μ
ｍのＴａＳｉ２粉末を用い、実施例１に記載と同様の方
法で混合焼結体を作製した。

得られた焼結体は実施例１に記載と同様の方法で構成結
晶、気孔の有無、及びピンカース硬度を調べた。第３表
にその結果を示す。いずれも反応生成物がほとんど検出
されず、また気孔はほとんど見当らず、更に硬度は約１
２００〜１４００Ｈｖとほぼ一定であった。更に超音波
パルス法によりヤング率を測定した結果、ヤング率はＴ
ａＳｉ２の混合量が多いほど大きかった。また電気抵抗
率を測定した結果、比抵抗はＴ　ａ　Ｓ　ｉ　２の混合
量が多くなると著しく低下した。

第３表に示した焼結体を用いて、実際のスライダを加工
形成した。本発明による焼結体（Ｎα１８〜２３）は加
工性が良好であった。

作製したスライダと磁気ディスクとの摺動による損傷は
、ディスク周速２０　ｍ　／　ｓで実施例１に記載と同
様の方法で調べた。第３図に測定結果を示す。これから
、ＴａＳｉ２の混合比が５体積％以上で、磁気ディスク
の記録信号減衰がほとんど生じないことがわかる。試験
後の磁気ディスクを１１した結果、Ｔ　ａ　Ｓ　ｉ　ｚ
の混合比が零体積％では表面が黒く変色しており、５体
積％では極くわずかに黒く変色していた。１０体積％以
上ではほとんど変化が見られなかった。

一方、スライダの摩耗はＴ　ａ　Ｓ　ｉ　ｚの混合比が
９０体積％を超えると急激に大きくなることがわかる。

混合比が９０体積％以下ではほとんど従来材ＡＱｘＯｓ
−ＴｉＣ系焼結体と同程度であり良好であった。

以上の本実施例により、ＴａＳｉ２の混合比が１０〜９
０体積％で磁気ディスクの記録信号の減衰がなく、かつ
スライダの耐摩耗性が良好となることがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、摺動による磁気
ディスクの損傷が小さく、しかも磁気ヘッドの摩耗損傷
が小さい薄膜磁気ヘッド用スライダ材料を得ることがで
きるので、ヘッドの浮上隙間を小さくして記録密度を向
上させ、かつ装置の寿命を長くする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すものであって
、各々、Ｃ５５Ｉ０，０００回後の磁気ディスクの信号
残存比及びスライダ摩耗比と金属ケイ化物の混合比との
関係を示すグラフ、第４図はスライダの斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＺｒＯ＿２と金属ケイ化物との混合焼結体よりなる
   ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド用スライダ材料。 ２、該ＺｒＯ＿２は、室温での結晶系が立方晶である特
   許請求の範囲第１項記載の薄膜磁気ヘッド用スライダ材
   料。 ３、該ケイ化物を構成する金属が、周期表第IVａ、Ｖａ
   、及びVIａ族よりなる群から選択した少なく１種の金属
   を含んでいる特許請求の範囲第１項又は第２項記載の薄
   膜磁気ヘッド用スライダ材料。 ４、該金属ケイ化物が、ＭｏＳｉ＿２、ＷＳｉ＿２、及
   びＴａＳｉ＿２よりなる群から選択した少なくと１種の
   金属ケイ物を含んでいる特許請求の範囲第１項〜第３項
   のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド用スライダ材料
   。 ５、該金属ケイ化物のＺｒＯ＿２に対する混合割合が、
   体積比５〜９０％である特許請求の範囲第１項〜第４項
   のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド用スライダ材料
   。