DE3535023C2

DE3535023C2 -

Info

Publication number: DE3535023C2
Application number: DE3535023A
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Higuchi; Yukio Hitachi Jp Takeda; Shiro Mito Jp Iijima; Masaki Ohura; Sadanori Odawara Jp Nagaike
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-10-02
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1987-08-06
Also published as: CN1008844B; US4734802A; KR860003579A; KR900001140B1; DE3535023A1; CN85107309A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitstück für einen Film-Magnetkopf und ein Verfahren zur Herstellung des Materials für ein derartiges Gleitstück gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 5.

Für Magnetplatten-Recorder werden Film-Magnetköpfe sowie ein Kontakt-Start/Stop-System (im folgenden als "CSS-System" bezeichnet) verwendet, um der gestiegenen Aufzeichnungsdichte und der höheren Aufzeichnungskapazität zu genügen.

In Fig. 1 ist ein Beispiel für den Aufbau eines Film-Magnetkopfes gezeigt, in dem ein einen Filmwandler enthaltendes Schaltungselement 2 auf einem seitlichen Ende eines Gleitstückes 1 vorgesehen ist.

In dem CSS-System schwebt das Magnetkopf-Gleitstück gewöhnlich mit einem geringen Abstand von 0,2 bis 0,5 µm über der Magnetplatte, um die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen; es tritt jedoch beim Start und Stop mit der Oberfläche der Magnetplatte in Kontakt und gleitet auf dieser, um die Magnetplatte in Drehung zu versetzen. Da sich das Magnetkopf-Gleitstück selbst während der Schwebeperiode nur in einer geringen Höhe über der Plattenoberfläche befindet, tritt bei der Magnetplatte eine höhere Kontakt- oder Gleitfrequenz auf, wenn diese Defekte, winzige Vorsprünge oder Staubteilchen auf ihrer Oberfläche aufweist. Bei diesen Gegebenheiten hängt die Zuverlässigkeit eines magnetischen Recoders im wesentlichen von den Gleitcharakteristika des Magnetkopf-Gleistücks ab.

Aus Gründen der Erniedrigung der Produktionskosten usw. werden als Materialien für das Magnetkopf-Gleitstück keine einkristallinen, sondern polykristalline und gesinterte Materialien verwendet. In EP-A 00 19 693 und US-A 42 51 841 ist ein Gleitstück nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aus gesintertem Al₂O₃-TiC-Material genannt. Dieses Material zeigt eine gute Verschleißfestigkeit und maschinelle Bearbeitbarkeit, seine Gleitcharakteristika genügen jedoch nicht den Zuverlässigkeitsanforderungen. Das heißt, der die Oberfläche der Magnetplatte bedeckende Binder wird aufgrund der Reibungswärme bei der Gleitbewegung erweicht und neigt dazu, am Magnetkopf zu haften, wodurch das sogenannte Magnetkopf-Aufsitzen oder -Kratzen hervorgerufen wird. Um diese Nachteile zu überwinden, wurde in JP-A 56-1 11 116, 56-47 956, 56-1 07 326 und 56-1 69 264 vorgeschlagen, die der Magnetplatte gegenüberstehende Seite des Gleitstückes mit einem Material mit guter Gleitfähigkeit zu imprägnieren oder zu beschichten. Mit einer dünnen Beschichtung läßt sich die Wirkung dieses Materials jedoch nicht für längere Zeit aufrechterhalten, während mit einer dicken Beschichtung der Abstand des Kopfes von der Aufzeichnungsoberfläche der Magnetplatte zunimmt, wodurch die Aufzeichnungsdichte und die Aufzeichnungsgenauigkeit negativ beeinflußt werden. Im Falle der Imprägnierung der Poren in dem gesinterten Material mit einem guten Gleitmaterial kann die Gleitfähigkeit verbessert werden, der Magnetkopf kann jedoch aufgrund des Austretens des Gleitmaterials aus den Poren an der Magnetplatte haften.

In JP-A 58-1 21 179 ist ein aus einer Zirkonoxid-Keramik hergestelltes Magnetkopf- Gleitstück gezeigt, wobei die verwendeten Zirkonoxid-Keramiken nur unter dem Gesichtspunkt ihrer Dichte gewählt wurden. Bei diesen Keramiken treten jedoch Bearbeitungsprobleme auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitstück für einen Film-Magnetkopf mti einer ausgezeichneten Gleit-Beständigkeit zu schaffen, das außerdem gute Bearbeitbarkeit aufweist und mit dem die Lebensdauer von Magnetplatten gesteigert werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Materials für ein solche Gleitstück anzugeben.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Man erhält ein Gleitstück, bei dem zumindest der mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt tretende Teil aus einem Material besteht, dessen Wärmeisolierung so hoch ist, daß während der Gleitbewegung auf dem Aufzeichnungsmedium ein auf diesem Medium vorhandenes Bindemittel thermisch zersetzt und karbonisiert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung dieses Materials ist im Patentanspruch 5 angegeben.

Berücksichtigt wurden die Erweichungs-Charakteristika von dünnen Binderschichten auf den Magnetplatten, um ein Magnetkopf-Gleitstück mit einem guten Gleitverhalten zu erzielen. Das heißt, der Binder unterliegt entsprechend Fig. 2 einer thermischen Zersetzung und Karbonisation mit ansteigender Temperatur nach Durchlaufen eines Erweichungsbereiches. Fig. 2 zeigt schematisch die Beziehung zwischen der Härte eines Binders und der Temperatur. Im Falle eines aus einem gesinterten Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellten Gleitstückes für einen Magnetkopf werden daher die erreichbare Temperatur eines Binders aufgrund der Reibungswärme bei der Gleitbewegung und die Temperatur-Anstiegsrate des Binders geringer, wodurch sich die Verweilzeit des Binders im Erweichungsbereich erhöht. Der Magnetkopf neigt dadurch zum Haften an der Magnetplatte. Andererseits werden im Falle eines Magnetkopf-Gleitstückes aus einem gesinterten Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit die erreichbare Temperatur des Binders und die Temperatur-Anstiegsrate höher, wodurch sich die Verweilzeit des Binders im Erweichungsbereich verkürzt. Als Folge davon tritt kaum ein Haften des Magnetkopfes auf der Magnetplatte auf. Je höher die erreichte Temperatur des Binders ist, desto mehr nehmen die thermische Zersetzung und Karbonisation des Binders zu. Der karbonisierte Binder dient damit als ein gutes Gleitmittel, und die Lebensdauer für die Gleitbewegung kann erheblich verbessert werden.

Wenn die Wärmeleitfähigkeit gering ist, wird jedoch der Wärmeschock entsprechend größer. Wenn das Magnetkopf-Gleitstück für längere Zeit verwendet wird, erfolgt darüber hinaus unausweichlich eine Freisetzung von Kristallkörnern aus dem gesinterten Material aufgrund der mechanischen Beanspruchungen beim Kontakt und der Gleitbewegung des Magnetkopf-Gleitstückes auf der Magnetplatte. Je größer die freigesetzten Kristallkörner sind, desto größer werden die Beschädigungen der Magnetplatte, d. h. die Kratzer. Dadurch wird die Lebensdauer der Magnetplatte verringert.

Da das Magnetkopf-Gleitstück, wie oben beschrieben, mit einem geringen Abstand über der Oberfläche der Magnetplatte schwebt, neigt es dazu, selbst mit sehr kleinen Vorsprüngen auf der Plattenoberfläche in Kontakt zu kommen und über diese zu gleiten. Je größer diese Vorsprünge sind, desto höäufiger und stärker erfolgt eine Berührung und Gleitbewegung. Auch diese Effekte wirken sich nachteilig aus. Die Größe der Kristallkörner in dem gesinterten Material muß, in anderen Worten, verringert werden, um die Beschädigungen der Magnetplatte zu reduzieren und die Lebensdauer der Magnetplatte zu verbessern.

Ein weiterer Vorteil von kleinen Kristallkörnern liegt in einer Verbesserung der Bearbeitbarkeit. Je größer die Abmessungen der Kristallkörner sind, desto größere Abplatzstellen ergeben sich auf dem gesinterten Material während der Bearbeitung. Diese Abplatzstellen führen zu einer Beschädigung der Magnetplatte, so daß im allgemeinen bei der Herstellung von Magnetkopf-Gleitstücken eine strenge Qualitätskontrolle erforderlich ist. Kleinere Abmessungen der Kristallkörner führen zu einer Verringerung der Abmessungen der Abplatzstellen und damit zu einer Erhöhung der Erfolgsrate bei der Qualitätsprüfung.

Ein Magnetkopf-Gleitstück aus einem gesinterten Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von nicht mehr als 0,085 J/cm · sec · °C und einer durchschnittlichen Kristallkorngröße von nicht mehr als 5 µm weist eine verbesserte Gleitfähigkeit und Lebensdauer sowie eine gute Bearbeitbarkeit auf. Damit kann die Lebensdauer einer Magnetplatte verbessert werden. Obwohl entsprechend obiger Beschreibung die Kristallkörner aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit leichter von dem Magnetkopf-Gleitstück freigesetzt werden, erfolgt eine Verringerung der von den freigesetzten Kristallkörnern abgeschabten Menge der Binderschicht (die zusammenhängend mit der magnetischen Schicht ausgebildet ist) der Magnetplatte sowie der Defekte, d. h., der Größe der Hohlstellen auf der der Magnetplatte gegenüberliegenden Seite des Gleitstücks während der Gleitbewegung, da die Abmessungen der freigesetzten Kristallkörner und die Defekte auf der der Magnetplatte gegenüberliegenden Seite des Gleitstücks geringer sind. Folglich kann dadurch die Lebensdauer der Magnetplatte verbessert werden.

Das verwendete Sintermaterial mit den oben beschriebenen Eigenschaften ist ein gesintertes ZrO₂-Material, dessen Kristallkörner eine durchschnittliche Korngröße von nicht mehr als 5 µm aufweisen. Wenn das gesinterte ZrO₂-Material ausschließlich durch Sintern von ZrO₂ hergestellt wird, unterliegt es während des Abkühlens einer Phasentransformation vom tetragonalen System in das monokline System und einer Volumenveränderung, wodurch leicht Spünge auftreten. Daher wird vorzugsweise eine geeignete Menge von Oxiden con Ca, Mg, Y usw., die im allgemeinen als Stabilisatoren bezeichnet werden, beim Sintern dem ZrO₂ zugegeben und einer festen Lösung unterworfen, wodurch man eine ZrO₂-Kristallphase in einem stabilen kubischen System oder in einer Mischung aus einem kubischen System und einem tetragonalen System selbst bei Abkühlung auf Raumtemperatur erhält. Es ist möglich, das Verhältnis des tetragonalen Systems durch Veränderung der Menge des zuzugebenden Stabilisators einzustellen. Das das tetragonale System neben dem kubischen System enthaltende Material ist jedoch als ein Material mit hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit bekannt, das sehr schwer zu bearbeiten ist. Das Mischungsverhältnis ist daher so ausgelegt, daß zumindest 70 Gew.-% und vorzugsweise zumindest 90 Gew.-% im kubischen System enthalten sind. Am besten befindet sich das gesinterte ZrO₂-Material jedoch vollständig im kubischen System.

Bei der Herstellung eines Gleitstückes für einen Film-Magnetkopf, das ZrO₂ als Hauptkomponente aufweist, läßt sich ein gesintertes ZrO₂-Material, das eine Wärmeleitfähigkeit von nicht mehr als 0,085 J/cm · sec · °C hat und ZrO₂-Kristallkörner im kubischen System mit einer durchschnittlichen Korngröße von nicht mehr als 5 µm als Hauptkomponente enthält, dadurch erzielen, daß ein Gemisch aus pulverförmigem ZrO₂, einem hinreichenden Anteil eines Stabilisators zur Stabilisierung von ZrO₂ in einem kubischen System auf Raumtemperatur und einem Stoff zur Steuerung der Korngröße bei einer Sinter-Temperatur von 1100 bis 1800°C in einer nichtoxidierenden Atmosphäre gebrannt und dabei einer Warmpressung unterzogen wird.

Ein Problem bei einem gesinterten ZrO₂-Material im kubischen System liegt darin, daß während der maschinellen Bearbeitung oftmals Abplatzungen über den zuläsigen Bereich hinaus auftreten. Die Erfinder fanden jedoch heraus, daß das Auftreten derartiger Abplatzungen unterdrückt werden kann, indem die Kristallkörner feiner gemacht werden.

Das im erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende pulverförmige ZrO₂-Rohmaterial kann teilweise oder vollständig aus ZrO₂ im tetragonalen oder monoklinen System bestehen, solange es eine ausreichende Menge von Stabilisatorpulver aus Y₂O₃ usw. enthält, um das gesamte ZrO₂ in ein kubisches System umzuwandeln. Vorzugsweise befindet sich das pulverförmige ZrO₂- Rohmaterial jedoch vollständig im kubischen System.

Als Stoff zur Steuerung des Korn-Wachstums kann dem Rohmaterial- Gemisch beispielsweise Kohlenstoff in Form von einfachem Kohlenstoff-Pulver zugegeben werden. Vorzugsweise wird dazu jedoch ein organisches Material zugegeben, das bei einer Temperatur unter der Sinter-Temperatur zersetzt wird und Kohlenstoff als einen Rückstand hinterläßt, beispielsweise eine Lösung von Phenolharz in einem geeigneten Lösungsmittel. Vorzugsweise wird dabei der Stoff zur Steuerung des Korn- Wachstums in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf den Kohlenstoff-Gehalt in dem gesinterten ZrO₂-Material, zugegeben. Weiterhin wird vorzugsweise ein pulverförmiges Rohmaterialgemisch verwendet, dessen durchschnittliche Teilchengröße nicht über 0,1 µm liegt.

Wie oben beschrieben, wird das Pulvergemisch geformt und bei einer Sinter-Temperatur von 1100 bis 1800°C in einer nichtoxidierenden Atmosphäre gebrannt, während das Gemisch warmgepreßt wird. Wenn die Sinter-Temperatur unter 1100°C liegt, wird das sich ergebende gesinterte Material nicht vollständig dicht und hat eine hohe Porosität. Falls ein pulverförmiger Stabilisator verwendet wird, erfährt dieser keine vollständige feste Lösung. Übersteigt die Sinter-Temperatur andererseits 1800°C, wachsen die Kristallkörner in dem gesinterten Material beträchtlich, woraus sich eine schlechte Bearbeitbarkeit und insbesondere ein Ansteigen der Abplatzungen ergibt.

Das erhaltene gesinterte Material hat feinere Kristallkörner und eine hervorragende Bearbeitbarkeit, wobei insbesondere das Auftreten der Abplatzungen unterdrückt wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Film-Magnetkopfes und

Fig. 2 ein Diagramm, das qualitativ die Beziehung zwischen der Härte eines Binders auf einem Aufzeichnungsmedium und der Temperatur angibt.

Beispiel 1

Die in Tabelle 1 aufgeführten gesinterten Materialien wurden für Magnetkopf-Gleitstücke verwendet. In Tabelle 1 bedeutet "durchschnittliche Kristallkorngröße" die durchschnittliche kubische Kristallkorngröße, die nach folgendem Verfahren bestimmt wird: Ätzen der polierten Oberfläche eines gesinterten Materials, Messen der durchschnittlichen Kristallkorngröße von etwa 200 Kristallkörnern auf der vergrößerten Fotografie der polierten Oberfläche nach dem sogenannten "Intercept"- oder "Cord"-Verfahren und Multiplizieren der durchschnittlichen Kristallkorngröße mit dem statistischen Koeffizienten 1,56. "Wärmeleitfähigkeit" gibt einen Wert bei Raumtemperatur an, der mit einer etwa 1 mm dicken Probe nach dem sogenannten Impuls-Echo-Verfahren (Pulse-Method) bestimmt wurde.

Durch Röntgenstrahl-Beugung wurde festgestellt, daß sich alle gesinterten ZrO₂-8 mol% Y₂O₃-Materialien im kubischen System befinden.

Die Gleiteigenschaften der aus den in Tabelle 1 gezeigten gesinterten Materialien hergestellten Magnetkopf-Gleitstücke wurden entsprechend dem sogenannten Kontakt-Start/Stop-System (CSS-System) ermittelt, wobei der Magnetkopf beim Start und Stop vorübergehend auf der Magnetplatte gleitet, um diese zu drehen. In Tabelle 2 sind die CSS-Lebensdauer (CSS-Läufe) und das Bearbeitungsdefekt-Verhältnis dargestellt. Die "CSS- Lebensdauer" ist die Anzahl der Läufe bis zum Brechen des Kopfes, die unter Durchführung des Kontakt-Start/Stop-Laufes bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 50 m/sec bestimmt wird. Mit "Bearbeitungsdefekt-Verhältnis" ist die Häufigkeit des Auftretens eines Defekts bezeichnet, wenn das gesinterte Material zu einem Magnetkopf-Gleitstück verarbeitet wird, wobei die Häufigkeit des Auftretens eines Defekts auf die Defekt- Häufigkeit des gesinterten Materials Nr. 1 in Tabelle 1 normiert ist.

Der CSS-Betrieb wird bei jedem EIN-AUS-Vorgang des Schalters des Magnet-Recorders wiederholt, und es kann davon ausgegangen werden, daß unter normalen Arbeitsbedingungen des Magnet-Recorders der Schalter zumindest einem EIN-AUS-Vorgang pro Tag unterliegt. Damit treten zumindest 300 CSS- Läufe im Jahr auf, wobei sich diese Anzahl stark erhöht, wenn man das Auftreten von unerwarteten Kontakt- und Gleitvorgängen berücksichtigt. Unter dem Gesichtspunkt der Betriebssicherheit eines Magnet-Recorders für die Dauer von zehn Jahren beträgt damit die gewünschte CSS-Lebensdauer zumindest 3000 Läufe.

Aus Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß die CSS-Lebensdauer zumindest 2000 Läufe beträgt, wenn die Wärmeleitfähigkeit der gesinterten Materialien nicht über 0,08 J/cm · sec · °C liegt (Nr. 1 bis 9), wohingegen die CSS-Lebensdauer geringer als 1000 Läufe ist ,wenn die Wärmeleitfähigkeit 0,168, d. h. etwa 0,17 J/cm · sec · °C beträgt.

Tabelle 2 kann ebenfalls entnommen werden, daß das Bearbeitungsdefekt- Verhältnis bei einer durchschnittlichen Kristallkorngröße von etwa 8 µm beträchtlich höher als bei einer durchschnittlichen Kristallkorngröße von nicht mehr als 5 µm ist. Es ist festzustellen, daß das geringere Bearbeitungsdefekt- Verhältnis bei einer durchschnittlichen Kristallkorngröße von nicht mehr als 5 µm nur auf eine fehlerhafte Bearbeitung zurückzuführen ist, beispielsweise auf Dimensionsabweichungen usw., wohingegen das größere Bearbeitungsdefekt- Verhältnis bei einer durchschnittlichen Kristallkorngröße von etwa 8 µm hauptsächlich auf das Auftreten von Absplitterungen zurückgeht.

Die mikroskopische Untersuchung der Absplitterungen oder Abplatzungen ergab, daß diese in den Kristallkorneinheiten auftreten. Daraus ergibt sich, daß bei einer durchschnittlichen Kristallkorngröße unter 5 µm die Abmessungen der Absplitterungen geringer sind und daß aufgrund dieser Absplitterungen keine Bearbeitungsdefekte auftreten.

Tabelle 1

Tabelle 2

Die Lebensdauer von Magnetplatten wurde für Magnetkopf- Gleitstücke untersucht, die aus den Sinter-Materialien Nr. 1, 2 und 3 in Tabelle 1 hergestellt waren. Dabei ergab sich, daß die Sinter-Materialien 1 und 2 die Lebensdauer von Magnetplatten im Vergleich zum Sinter-Material Nr. 3 2,2- bzw. 1,7 mal verlängern.

Beispiel 2

Die in Tabelle 3 gezeigten, gesinterten und Stabilisatoren enthaltenden ZrO₂-Materialien wurden zur Herstellung von Magnetkopf-Gleitstücken verwendet. Das Verhältnis des kubischen Systems nach Tabelle 3 wurde durch Röntgenstrahl- Beugung bestimmt. Die durchschnittliche Kristallkorngröße und die Wärmeleitfähigkeit wurden auf die gleiche Art wie im Beispiel 1 bestimmt.

Tabelle 3

Die Gleiteigenschaften und die Bearbeitbarkeit der Magnetkopf- Gleitstücke aus den in Tabelle 3 gezeigten gesinterten Materialien wurden wie in Beispiel 1 untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben.

Tabelle 4

Der Tabelle 4 ist zu entnehmen, daß die gesinterten ZrO₂-Materialien mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit 100mal bessere Gleiteigenschaften als die herkömmlichen gesinterten Al₂O₃-30 Gew.-% TiC-Materialien (Nr.10 bis 12 in Beispiel 1) aufweisen. Wenn die durchschnittliche Kristallkorngröße erheblich über 5 µm liegt, wird die Häufigkeit von Bearbeitungsfehlern erhöht.

Beispiel 3

Einem pulverförmigen ZrO₂-Gemisch im kubischen System (ZrO₂ - 8 mol-% Y₂O₃) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,02 µm wurden Lösungen von Novolak-Phenol-Harz in Alkohol in einem Verhältnis von 0, 0,02, 1,0, 2,0 und 3,0 Gew.-% auf Grundlage der sich ergebenden Gemische beigemengt. Die sich ergebenden Gemische wurden sorgfältig in Kugelmühlen vermengt. Anschließend wurden die Gemische getrocknet, durch Pressen geformt und bei einer Sinter- Temperatur von 1600°C im Vakuum unter einem Warmpreß- Druck von 6000 N/cm² für eine Stunde gebrannt.

In Tabelle 5 sind die Charakteristika der sich ergebenden Sinter-Materialine dargestellt. Mit einem Kohlenstoff-Gehalt von 0 Gew.-% lag die durchschnittliche Kristallkorngröße unerwünscht erheblich über 5 µm, während mit einem Kohlenstoff-Gehalt von 1,5 Gew.-% die Porosität unerwünscht erheblich größer und der Reibungswiderstand der Sinter-Materialien aufgrund des enthaltenen Kohlenstoffs kleiner wurde.

Die Bearbeitbarkeit der Sinter-Materialien Nr. 26 bis 28 wurde untersucht. Es wurden keine Bearbeitungsfehler aufgrund von Absplitterungen gefunden. Bei allen diesen Sinter- Materialien betrug die CSS-Lebensdauer merh als 100 000 Läufe.

Tabelle 5

Beispiel 4

Es wurden gesinterte Materialien auf dieselbe Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Sinter- Temperatur statt 1600°C 1750°C betrug.

In Tabelle 6 sind die Eigenschaften der sich ergebenden Sinter- Materialien gezeigt. Mit einem Kohlenstoff-Gehalt von 0,01 bis 1 Gew.-% war die Porosität geringer und die durchschnittliche Kristallkorngröße nicht mehr als 5 µm.

Bei der Untersuchung der maschinellen Bearbeitbarkeit der Sinter-Materialien Nr. 31 bis 33 stellten sich keine Defekte aufgrund von Absplitterungen heraus. Daneben betrug die CSS- Lebensdauer dieser Sisnter-Materialien mehr als 100 000 Läufe.

Die Röntgenstrahl-Beugung der gesinterten Materialien Nr. 32 und 33 ergab enen schwachen ZrC-Peak.

Tabelle 6

Beispiel 5

Einem pulverförmigen ZrO₂-Gemisch im kubischen System (ZrO₂ - 8 mol% Y₂O₃) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,02 µm wurde eine Lösung von Novolak-Phenol-Harz in Aceton in einem Verhältnis von 1,0 Gew.-% auf Grundlage der sich ergebenden Mischung beigemengt. Das Gemisch wurde in einer Kugelmühle sorgfältig vermengt.

Das pulverförmige Gemisch wurde geformt und unter einer Last von 6000 N/cm² in einer Warmpresse gebrannt, während die Sinter-Temperatur zwischen 1000°C, 1100°C, 1250°C, 1400°C und 1500°C verändert wurde.

Die ZrO₂-Kristallkörner in den sich ergebenden Sinter-Materialien befanden sich entsprechend einer Röntgenstrahl-Beugungsanalyse sämtlich im kubischen System.

In Tabelle 7 sind die Charakteristika der sich ergebenden Sinter- Materialien gezeigt. Alle aufgeführten Sinter-Materialien hatten eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 J/cm · sec · °C oder weniger.

Tabelle 7

Beispiel 6

Zu einem ZrO₂-Gemisch (ZrO₂ - 10 mol% Y₂O₃) im kubischen System mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 µm wurde 1,0 Gew.-% Carbon Black-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 µm hinzugefügt. Das sich ergebende pulverförmige Gemisch wurde pulverisiert und in einer Kugelmühle für 24 Stunden vermischt. Die daraus entstandene pulverförmige Mischung wurde anschließend geformt und wie in Beispiel 5 gebrannt.

Die ZrO₂-Kristallkörner in den sich ergebenden Sinter-Materialien befanden sich entsprechend einer Röntgenstrahl-Beugungsanalyse alle im kubischen System. Die Charakteristika der gesinterten Materialien sind in Tabelle 8 gezeigt. Alle diese Sinter-Materialien hatten eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 J/cm · sec · °C oder weniger.

Tabelle 8

Beispiel 7

Zu einem ZrO₂-Pulver im monoklinen System mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 µm wurden 8 mol% Y₂O₃- Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 µm, bezogen auf das ZrO₂-Pulver, und weiterhin 0,1 Gew.-% Novolak- Phenolharz in Aceton, bezogen auf das sich ergebende pulverförmige Gemisch, zugegeben. Das sich ergebende Pulver-Gemisch wurde pulverisiert und in einer Kugelmühle für 24 Stunden vermischt.

Das Pulver-Gemisch wurde geformt und wie in Beispiel 5 gebrannt.

Die ZrO₂-Kristallkörner in den sich ergebenden gesinterten Materialien befanden sich entsprechend einer Röntgenstrahl- Beugungsanalyse alle im kubischen System. Das unter 1100°C gebrannte Sinter-Material hatte jedoch einen breiteten Beugungswinkel. Die Eigenschaften der Sinter-Materialien sind in Tabelle 9 gezeigt. Alle Sinter-Materialien hatten eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 J/cm · sec · °C oder weniger.

Tabelle 9

Beispiel 8

Einem ZrO₂-Pulver im monoklinen System mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 µm wurden 4 mol% Y₂O₃- Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 µm, bezogen auf das ZrO₂-Pulver, 6 mol% CaO mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 µm, bezogen auf das ZrO₂-Pulver, und weiterhin eine Lösung von 1 Gew.-% Novolak- Phenol-Harz in Aceton, bezogen auf das sich ergebende Pulver- Gemisch, zugegeben. Das sich ergebende Gemisch wurde pulverisiert und in einer Kugelmühle für 24 Stunden vermischt.

Anschließend wurde das Pulver-Gemisch geformt und wie in Beispiel 5 gebrannt.

Die ZrO₂-Kristallkörner in den sich ergebenden Sinter-Materialien befanden sich entsprechend einer Röntgenstrahl-Beugungsanalyse alle im kubischen System. Das unter 1100°C gebrannte Sinter-Material zeigte einen erweiterten Beugungswinkel.

Die Charakteristika der Sinter-Materialien sind in Tabelle 10 gezeigt. Alle gesinterten Materialien hatten eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 J/cm · sec · °C oder weniger.

Tabelle 10

Beispiel 9

Anstatt des pulverförmigen Rohmaterial-Gemisches aus ZrO₂ im kubischen System mit 8 mol% Y₂O₃, wie es in Beispiel 5 verwendet wurde, fanden in diesem Beispiel Pulver aus ZrO₂- Rohmaterial im kubischen System Anwendung, die, bezogen auf das ZrO₂, 20 mol% CaO, MgO oder SrO, 30 mol% CeO₂ oder 35 mol% La₂O₃ in fester Lösung enthielten. Diese Gemische wurden mit einer Lösung von 1 Gew.-% Novolak-Phenol-Harz in Aceton, bezogen auf das sich ergebende Gemisch, vermengt, und die sich ergebenden Gemische wurden in einer Kugelmühle vermischt.

Anschließend wurden die Gemische geformt und bei einer Sinter- Temperatur von 1200°C oder 1300°C unter einer Last von 6000 N/cm² für zwei Stunden in einer Warmpresse gebrannt. Die ZrO₂-Kristallkörner in den sich ergebenden Sinter-Materialien befanden sich entsprechend einer Röntgenstrahl-Beugungsanalyse alle im kubischen System. Die Eigenschaften der Sinter-Materialien sind in Tabelle 11 gezeigt. Alle Sinter-Materialien hatten eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 J/cm · sec · °C oder weniger.

Tabelle 11

Beispiel 10

Einem ZrO₂-Pulver im monoklinen System mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 µm wurden 4 mol% Y₂O₃-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 µm, bezogen auf das ZrO₂, und eine Lösung vn 1 Gew.-% Novolak-Phenol- Harz in Aceton, bezogen auf das sich ergebende Gemisch, zugegeben. Das Gemisch wurde pulverisiert und in einer Kugelmühle für 24 Stunden vermischt.

Anschließend wurde das Gemisch geformt und wie in Beispiel 5 gebrannt. Entsprechend einer Röntgenstrahl-Beugungsanalyse befanden sich die ZrO₂-Kristallkörner in den sich ergebenden gesinterten Materialien teilweise im kubischen System und teilweise im tetragonalen System, wobei das Mischungsverhältnis des kubischen Anteils zum tetragonalen Anteil 75 Gew.-% betrug. Die Eigenschaften der Sinter-Materialien sind in Tabelle 12 gezeigt. Alle Sinter-Materialien hatten eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 J/cm · sec · °C oder weniger.

Tabelle 12

Beispiel 11

ZrO₂-Pulver (ZrO₂ - 9 mol% Y₂O₃) im kubischen System mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 µm wurden geformt und unter einer Last von 6000 N/cm² für zwei Stunden in einer Warmpresse gebrannt, während die Sinter-Temperatur zwischen 1000°C, 1100°C, 1250°C, 1400°C und 1500°C verändert wurde. Die ZrO₂-Kristallkörner in den sich ergebenden Sinter-Materialien befanden sich entsprechend einer Röntgenstrahl-Beugungsanalyse alle im kubischen System. Die Charakteristika der Sinter-Materialien sind in Tabelle 12 gezeigt. Alle Sinter-Materialien hatten eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 J/cm · sec · °C.

Tabelle 13

Beispiel 12

Einem ZrO₂-Pulver im monoklinen System mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 µm wurden 13 mol% eines Y₂O₃-Pulvers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 µm, bezogen auf das ZrO₂, zugegeben. Das Gemisch wurde pulverisiert und in einer Kugelmühle für 24 Stunden vermengt.

Anschließend wurde das Gemisch geformt und wie in Beispiel 5 gebrannt. Entsprechend einer Röntgenstrahl-Beugungsanalyse befanden sich die ZrO₂-Kristallkörner in den sich ergebenden Sinter-Materialien alle im kubischen System, wobei das unter 1100°C gebrannte Sinter-Material einen verbreiterten Beugungswinkel aufwies. Die Charakteristika der Sinter-Materialien sind in Tabelle 14 gezeigt. Alle Sinter-Materialien hatten eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 J/cm · sec · °C oder weniger.

Tabelle 14

Beispiel 13

Einem ZrO₂-Pulver im monoklinen System mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 µm wurden 4 mol% Y₂O₃- Pulver und 6 mol% CaO-Pulver jeweils mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 µm, bezogen auf das ZrO₂-Pulver, zugegeben, und das sich ergebende Gemisch wurde pulverisiert und in einer Kugelmühle für 24 Stunden vermengt.

Anschließend wurde das Gemisch geformt und wie in Beispiel 5 gebrannt. Entsprechend einer Röntgenstrahl-Beugungsanalyse befanden sich alle ZrO₂-Kristallkörner der sich ergebenden Sinter-Materialien im kubischen System. Das unter 1100°C gebrannte Sinter-Material hatte einen verbreiterten Beugungswinkel.

Die Eigenschaften der Sinter-Materialien sind in Tabelle 15 gezeigt. Alle Sinter-Materialien hatten eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 J/cm · sec · °C oder weniger.

Tabelle 15

Beispiel 14

Zu einem ZrO₂-Pulver im monoklinen System mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 µm wurden 4 mol% Y₂O₃- Pulver, bezogen auf das ZrO₂-Pulver, mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 µm zugegeben. Das Gemisch wurde pulverisiert und in einer Kugelmühle für 24 Stunden vermengt.

Anschließend wurde das Gemisch geformt und wie in Beispiel 5 gebrannt. Entsprechend einer Röntgenstrahl-Beugungsanalyse befanden sich die ZrO₂-Kristallkörner der sich ergebenden Sinter-Materialien entweder im kubischen System oder im tetragonalen System, wobei das Verhältnis des kubischen Anteils zum tetragonalen Anteil 75 Gew.-% betrug.

Die Charakteristika der Sinter-Materialien sind in Tabelle 16 gezeigt. Alle Sinter-Materialien hatten eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 J/cm · sec · °C oder weniger.

Tabelle 16

Beispiel 15

Anstelle des in Beispiel 11 verwendeten, 9 mol% Y₂O₃ enthaltenden ZrO₂-Pulvers im kubischen System wurde ein ZrO₂- Pulver im kubischen System verwendet, das 20 mol% CaO, MgO oder SrO, 30 mol% CeO₂ oder 35 mol% La₂O₃ in fester Lösung, bezogen auf das ZrO₂, enthielt. Die Pulver wurden geformt und bei einer Sinter-Temperatur von 1200°C oder 1300°C unter einer Last von 6000 N/cm² für zwei Stunden in einer Warmpresse gebrannt. Entsprechend einer Röntgenstrahl-Beugungsanalyse befanden sich alle ZrO₂-Kristallkörner der sich ergebenden Sinter-Materialien im kubischen System. Die Charakteristika der Sinter-Materialien sind in Tabelle 17 gezeigt. Alle Sinter-Materialien hatten eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 J/cm · sec · °C oder weniger.

Tabelle 17

Nach vorliegender Erfindung erhält man ein Gleitstück für einen Film-Magnetkopf mit einer guten Gleitfähigkeit auf einem Aufzeichnungsmedium und mit einer guten maschinellen Bearbeitbarkeit, mit dem gleichzeitig die Lebensdauer des Aufzeichnungsmediums gesteigert werden kann.

Claims

1. Gleitstück für einen Film-Magnetkopf, das Start-Stop- Vorgänge unter Kontakt auf einem Aufzeichnungsmedium durchführt und auf seinem seitlichen Ende mit einer Film-Magnetkopf- Vorrichtung versehen ist, wobei mindestens der das Aufzeichnungsmedium kontaktierende Teil des Gleitstücks aus einem Kohlenstoff enthaltenden Sintermaterial mit einer mittleren Kristall-Korngröße von höchstens 5 µm besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermaterial kubisches ZrO₂ als Hauptbestandteil bei einem Kohlenstoff-Gehalt von 0,01 bis 1 Gew.-% enthält und eine Wärmeleitfähigkeit von höchstens 0,085 J/cm · s · °C aufweist.

2. Gleitstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Kohlenstoffs in Form von ZrC vorliegt.

3. Gleitstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermaterial durch Brennen eines Gemisches aus einem organischen Material und ZrO₂-Pulver in nichtoxidierender Atmosphäre hergestellt ist.

4. Gleitstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Material 0,02 bis 2 Gew.-% Novolak-Phenolharz, bezogen auf das ZrO₂-Pulver, ausmacht.

5. Verfahren zur Herstellung des Materials für ein Gleitstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus ZrO₂-Pulver, einem Stabilisator in einer Menge, die ausreicht, um das ZrO₂-Pulver bei Zimmertemperatur in kubischer Form zu stabilisieren, sowie einem Stoff zur Steuerung des Kornwachstums bei 1100 bis 1800°C unter Druck gesintert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Stabilisator Y₂O₃, CaO, MgO, CeO₂, SrO oder La₂O₃ verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Stoff zur Steuerung des Kornwachstums Kohlenstoffpulver oder ein organisches Material verwendet wird, das auf einer Temperatur unter der Sintertemperatur einer thermischen Zersetzung unterliegt und Kohlenstoff als Rückstand hinterläßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Mittel Phenolharz verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von höchstens 0,1 µm eingesetzt wird.