-
-
Beschreibung
-
Die Erfindung betrifft einen Magnetkopf mit einem magnetischen Ferritteil,
der durch Diffusionskontakt mit einem nichtmagnetischen Teil durch eine Festphasenreaktion
auf deren Oberflächen verbunden ist.
-
Aufgrund der schnellen Entwicklung auf dem Gebiet der Büroautomatisierung
ist ein steigender Bedarf an Diskettenvorrichtungen in letzter Zeit entstanden und
hat sich das Erfordernis ergeben, die Aufzeichnungsdichte der Magnetköpfe bei Diskettenvorrichtungen
zu erhöhen, was eine Grundlage für die Verringerung der Größe der Köpfe sein sollte.
Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, die Magnetköpfe kleiner auszubilden
und mit einem kleineren Spalt zur Aufzeichnung zu versehen, um die Aufzeichnungsdichte
zu erhöhen. Ein Magnetkopf für eine Diskettenvorrichtung, wie er in einer auseinandergezogenen
Ansicht in Fig. 2 der zugehörigen Zeichnung dargestellt ist, besteht aus einem Lese/Schreibkopf
2B, der in Sandwichanordnung zwischen Löschköpfen 2A und 2C angeordnet ist.
-
Der Lese/Schreibkopf 2B besteht aus einem Magnetkern 21b, 23b und
einem nichtmagnetischen Teil 22b, der mit dem Kern 21b über ein Bindemittel, wie
beispielsweise ein Glasmaterial oder ein Harzmaterial verbunden ist. Jeder Löschkopf
2A, 2C besteht aus einem Magnetkern 21a, 23a, 21c, 23c, der mit einem nichtmagnetischen
Teil 22a, 22c kombiniert ist, wozu ein ~Bindemittel, wie beispielsweise ein Glasmaterial
oder ein Harzmaterial im allgemeinen benutzt wird. Der Lese/Schreibkopf 2B ist mit
den Löschköpfen 2A und 2C,
zwischen denen er sandwichartig angeordnet
ist, gleichfalls über ein Bindemittel, wie beispielsweise ein Glasmaterial oder
ein Harzmaterial verbunden. In diesem Fall war es schwierig, kleine Blasen auszuschließen,
die im Bindemittel, wie beispielsweise dem Glas und dem Harz an den Grenzschichten
zwischen dem Magnetkern und dem nichtmagnetischen Teil gebildet wurden, und war
es gleichfalls schwierig, die Grenzschichten dünner auszubilden.
-
In der US-PS 4 406 722 ist ein allgemeines Verfahren zum Verbinden
eines Ferritteiles mit einem nichtmagnetischen Teil aus einem Bariumtitanatkeramikmaterial
beschrieben. Obwohl in dieser Druckschrift allgemein ein Verfahren zur Diffusionsverbindung
von keramischen Teilen beschrieben ist, die jeweils aus unähnlichen keramischen
Materialien bestehen, sind genaue Bedingungen zur Durchführung dieses Verfahrens
in der Praxis nicht angegeben.
-
Durch die Erfindung soll ein Magnetkopf geschaffen werden, der diffusionsverbundene
Schichten aufweist, wobei genaue Bedingungen zur Ausführung in der Praxis angegeben
werden.
-
Magnetköpfe mit Verbindungsschichten aus einem Glasmaterial oder einem
Harzmaterial werden mit niedriger Produktivität aufgrund der unvermeidlichen Blasen
in den Schichten hergestellt. Im Gegensatz dazu können Magnetköpfe, deren Magnetkerne
mit den nichtmagnetischen Teilen über eine Diffusionsverbindung verbunden werden,
mit hoher Ausbeute hergestellt werden, da die Bildung von Blasen in Harz- oder Glasmaterialschichten
während der Verbindung der Teile der Magnetköpfe vermieden wird. Durch die Erfindung
soll insbesondere ein Magnetkopf mit dünnen Grenzschichten zwischen den Magnetkernen
und den nichtmagnetischen Teilen geschaffen werden, die eine ausreichende Festigkeit
haben.
-
Dazu umfaßt der erfindungsgemäße Magnetkopf Magnetkerne, die mit den
nichtmagnetischen Teilen über eine Diffusionsverbindung durch Festphasenreaktion
an ihren Oberflächen verbunden sind, wobei die Stärke der Grenzschicht zwischen
einem Mn-Zn-Ferritkern und einem nichtmagnetischen Keramikteil 5 Cim bis 650 iim
beträgt und die Stärke der Grenzschicht zwischen einem Ni-Zn-Ferritkern und einem
nichtmagnetischen Keramikteil 5 ßm bis 520 im beträgt. Die Grenzschicht ist durch
eine Schicht bestimmt, die durch eine gegenseitige Festphasenreaktion des Ferritmaterials
und des damit verbundenen nichtmagnetischen Materials gebildet wird.
-
Im folgenden wird anhand derzugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben: Fig. 1 zeigt eine fotografische
Aufnahme der Grenzschicht zwischen einem Ni-Zn-Kern und einem nichtmagnetischen
Teil gemäß der Erfindung.
-
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Magnetkopfes für eine
Diskettenvorrichtung im auseinandergezogenen Zustand.
-
Fig. 3 zeigt eine fotografische Aufnahme der Grenzschicht zwischen
einem Ni-Zn-Kern und einem nichtmagnetischen Teil, der damit über ein Glasmaterial
verbunden ist.
-
Im Rahmen der Entwicklung in Richtung auf eine hochdichte Aufzeichnung
und eine Verringerung der Größe von Diskettenvorrichtungen wurde es üblich, Mn-Zn-Ferritkerne
in einen Magnetkopf für eine Diskette einzusetzen, obwohl bisher Ni-Zn-Ferritkerne
benutzt wurden. Der Grund dafür besteht darin, daß das Mn-Zn-Ferritmaterial eine
höhere magnetische Permeabilität und eine höhere magnetische Restflußdichte als
ein
Ni-Zn-Ferritmaterial hat, Eigenschaften, die für eine hochdichte Aufzeichnung und
eine Verringerung der Größe der Vorrichtung wichtig sind. Es wurden zum ersten Mal
Untersuchungen hinsichtlich der Verfahrensbedingungen in der Praxis zur Herstellung
eines Magnetkopfes mit einem Mn-Zn-Ferritkern angestellt. Es wurde ein Magnetkopf
hergestellt, der eine Grenzschicht in Form einer Diffusionsverbindung durch eine
Festphasenreaktion an den Oberflächen des Mn-Zn-Ferritkernes und eines nichtmagnetischen
Teiles aus einem Gemisch von BaTiO3, TiO2 und A1203 aufwies, die keine Blasen hatte,
wie sie bei einem herkömmlichen Kopf in der Glasschicht auftreten, indem die Verbindung
nach einem Hochglanzpolieren der zu verbindenden Oberflächen wärmebehandelt wurde.
Die Grenzschicht der Diffusionsverbindung hat eine ausreichende Festigkeit gegenüber
einem mechanischen Stoß oder einer Kraft.
-
Es ist wichtig, daß die zu verbindenden Oberflächen zu einer Spiegelfläche
hochglanzpoliert werden, um eine leichte Reaktion der beiden über eine Diffusionsverbindung
zu verbindenden Materialien zu erzielen. Die Wärmebehandlungstemperatur ist gleichfalls
wichtig, da eine unzureichende Festphasenreaktion auftreten würde und die Festigkeit
der Schicht gering wäre, wenn die Temperatur zu niedrig ist.
-
Wenn im Gegensatz dazu die Temperatur zu hoch wäre, wäre die Linie
der Grenzschicht nicht gerade und würden einige Blasen erzeugt. Der bevorzugte Temperaturbereich
für die Wärmebehandlung liegt bei 8500C bis 1300QC. Die Stärke der Grenzschicht
zwischen einem Mn-Zn-Ferritkern und einem nichtmagnetischen Keramikteil sollte 5
ßm bis 650 ßm betragen, da sie zu schwach wäre, wenn die Stärke unter 5 m läge und
im Gegensatz dazu leicht Blasen gebildet würden, wenn sie 650 ßm übersteigt.
-
Es wurden gleichfalls die Bedingungen in der Praxis für die Grenzschicht
zwischen einem Ni-Zn-Ferritkern und einem nichtmagnetischen Teil bei einem Magnetkopf
untersucht, da ein Ni-Zn-Ferrit ausgezeichnete magnetische Eigenschaften bei hochfrequenten
elektromagnetischen Wellen hat. Es wurde ein Magnetkopf mit Grenzschichten zwischen
dem Ni-Zn-Ferrit und den nichtmagnetischen Teilen über eine Diffusionsverbindung
durch Festphasenreaktion erhalten, der keine Blasen aufwies und eine ausreichende
mechanische Festigkeit nach einer Hochglanzpolierung der zu verbindenden Oberflächen
hatte.
-
In diesem Fall ist es gleichfalls wichtig, daß die Oberflächen in
einem Maße hochglanzpoliert werden, das für die Festphasenreaktion ausreicht. Die
Wärmebehandlungstemperatur für eine Diffusionsverbindung eines Ni-Zn-Ferritkernes
und eines nicht magnetischen Teiles sollte 8500c bis 12500C betragen, da die mechanische
Festigkeit der Grenzschicht unzureichend wäre, wenn die Temperatur zu niedrig ist,
und im Gegensatz dazu die Schicht nicht fest wäre und Blasen zeigen würde, wenn
die Temperatur zu hoch ist. Die Stärke der Schicht zwischen einem Ni-Zn-Ferritkern
und einem nichtmagnetischen Teil sollte 5 ßm bis 520 iim betragen, da die Schicht
keine ausreichende mechanische Festigkeit hätte, wenn sie zu dünn ist, und im Gegensatz
dazu die Schicht unerwünschte Blasen enthalten würde, wenn sie eine Stärke von mehr
als 520 ijm hätte.
-
Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen anhand von Beispielen
beschrieben.
-
Beispiel 1: Zunächst wurden ein Block aus einem nichtmagnetischen
Material aus TiO, BaO und Al 203 und ein Block aus einem Mn-Zn-Ferritmaterial aus
MnO, ZnO und Fe203 jeweils mit Abmessungen von
10 mm x 30 mm x 3rm
hergestellt und auf eine Spiegelfläche durch ein Diamantschleifmittel mit einem
Durchmesser von 1 ßm nach einem Grobschleifen durch ein Schleifmittel vom Typ GC
Nr. 2500 geschliffen. Die beiden Blöcke wurden unter einem Druck mittels eines Werkzeuges
so zusammengeführt, daß die geschliffenen Flächen verbunden wurden, und anschließend
bei einer Temperatur von 10500C 4 Stunden lang in einer Atmosphäre erwärmt. Der
mittlere Teil der verbundenen Blöcke wurde geschnitten und auf eine Spiegelfläche
zur Untersuchung der Grenzschicht geschliffen. Fig. 1 zeigt eine fotografische Aufnahme
der Grenzschicht. Als Bezug dient eine fotografische Aufnahme der Grenzschicht eines
Ni-Zn-Ferritkernes und eines nichtmagnetischen Keramikteiles, die in Fig. 3 dargestellt
ist. Während die Grenzschicht von Fig. 3 Blasen enthält, ist die Grenzschicht in
Fig. 1 dünn und blasenfrei. Die Grenzschicht bei dem erfindungsgemäßen Magnetkopf
bildet eine gerade Linie und hat eine ausreichende mechanische Festigkeit.
-
Beispiel 2: Es wurden verschiedene Bedingungen gewählt, um ein kombiniertes
Plättchen aus einem Mn-Zn-Ferritmaterial und einem nichtmagnetischen Teil über ein
ähnliches Verfahren herzustellen, wie es beim Beispiel 1 beschrieben wurde. Die
Wärmebehandlungen erfolgten in einem Temperaturbereich von 7500C bis 14000C über
4 Stunden in einer Atmosphäre. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle
1 aufgeführt, in der die Eigenschaften der Grenzschichten zusammen mit den Bedingungen
dargestellt sind.
-
Tabelle 1
| wärmebehandlungs 750°C 850°C 1050°C 1200°C 1300°C 1400°C |
| temperatur |
| Grenz- teilweisd0 |
| schicht verbundes |
| Grenzschicht 0 5 140 440 650 730 |
| Grenzschicht 140 440 730 |
| Mechanische Fe- X 0 0 0 0 0 |
| stigkeit |
0 : Ausgezeichnet, X : Schlecht Wie es in der Tabelle 1 dargestellt ist, ist die
Verbindung unzureichend bei einer Wärmebehandlung auf einer Temperatur von unter
8500C aufgrund einer Teilverbindunq und werden im Gegensatz dazu viele Blasen in
der Grenzschicht erzeugt und bildet die Grenzschicht keine gerade Linie bei einer
Wärmebehandlung auf einer Temperatur von 14000C. Der bevorzugte Temperaturbereich
für die Wärmebehandlung einer Diffusionsverbindung beträgt daher 8500C bis 1300°C.
Obwohl die Stärke der Grenzschicht entsprechend dem Anstieg der Wärmebehandlungstemperatur
zunimmt, sollte sie 5 µm bis 650 µm betragen, wie es sich aus Tabelle 1 ergibt.
-
Beispiel 3: Ein Block aus einem nichtmagnetischen Material aus TiO,
BaO und Al203 und ein Block aus einem Ni-Zn-Ferritmaterial aus NiO, ZnO und Fe203
jeweils mit einer Abmessung von 10 mm x 30 mm x 3mm wurden auf eine Spiegelfläche
durch ein Diamantschleifmittel mit einem Durchmesser von 1 µm nach einem Grobschleifen
durch ein Schleifmittel vom Typ GC Nr. 2500 geschliffen.
-
Die beiden Blöcke wurden unter einem Druck mittels eines Werkzeuges
so zusammengeführt, daß die geschliffenen Oberflächen verbunden werden, und anschließend
auf einer Temperatur von 10000C 4 Stunden lang in einer gesteuerten wärmebehandelt.
Das Blöckepaar wurde zunächst auf Atmosphäre eine Haltetemperatur in einer N2-Atmosphäre
erhitzt auf der Haltetemperatur 4 Stunden lang in einer Atmosphäre mit 5 % Po, gehalten
und anschließend in einer N2-Atmosphäre abgekühlt. Die erzeugte Grenzschicht wurde
teilweise geschnitten und untersucht. Die erzeugte Grenzschicht gemäß der Erfindung
war blasenfrei und gerade.
-
Beispiel 4: Paare aus einem Ni-Zn-Ferritblock und einem nichtmagnetischen
Keramikblock wurden nach einem ähnlichen Verfahren,wie es in Beispiel 3 beschrieben
wurde, erzeugt und miteinander diffusionsverbunden. Es wurden verschiedene Bedingungen
benutzt, um die Blockpaare zu verbinden. Die Wärmebehandlungen erfolgten bei Temperaturen
von 7500C bis 13500C 4 Stunden lang in einer Atmosphäre. Die sich ergebenden Grenzschichten
wurden geschnitten und untersucht. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden
Tabelle 2 aufgeführt: Tabelle 2
| Wärmebehandlungs- |
| temperatur 750°C | 850°C 1000°C 1150°C 1250°C 1350°C |
| Grenz- teilweise enle enic t |
| schicht ~~ verbunden 0 0 0 0 gerade |
| Stärke (µm) der |
| Grenzschicht 0 5 38 220 520 760 |
| Mechanische Fe- |
| stigkeit X 0 0 0 0 0 |
O : Ausgezeichnet, X = Schlecht
Wie es in Tabelle 2 dargestellt
ist, ist die Grenzschicht nur teilweise verbunden ~wenn eine Wärmebehandlung bei
einer Temperatur unter 8500C durchgeführt wird, und hat im Gegensatz dazu die Grenzschicht
viele Blasen bei einer Wärmebehandlung auf einer Temperatur von 1350°C.
-
Die bevorzugte Temperatur für die Wärmebehandlung liegt daher im Bereich
von 8500c bis 12500C. Obwohl die Stärke der Grenzschicht mit zunehmender Temperatur
ansteigt, sollte die bevorzugte Stärke der Grenzschicht 5 ßm bis 520 jim betragen.
-
Beispiel 5: Ein Lese/Schreibmagnetkopf und Löschköpfe wurden unter
Verwendung eines nichtmagnetischen Bariumtitanatkeramikmaterials im wesentlichen
aus TiO2 und Ba2Ti9 020 und Mn-Zn-Ferritkernen gebildet. Die nichtmagnetischen Keramikteile
wurden mit den Mn-Zn-Ferritkernen diffusionsverbunden, um die jeweiligen Magnetköpfe
zu bilden. Unter Verwendung des keramischen Materials wurden andererseits Gleitstücke
gebildet, die in Sandwichanordnung diese Magnetköpfe von beiden Seiten umgeben.
Diese Köpfe und die Gleitstücke wurden über ein Glasmaterial miteinander verbunden.