JP2008031001A - Lead-free glass composition and magnetic head - Google Patents

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泉 小林
Tetsuo Shimada
哲夫 島田
Heikichi Sato
平吉 佐藤
Tetsuo Endo
哲雄 遠藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable lead-free glass composition with a low melting point and a magnetic head using the lead-free glass composition. <P>SOLUTION: The lead-free glass composition in one embodiment comprises, by mass, 60-69% Bi<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 10-20% B<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 5-7% ZnO, 2-8% SiO<SB>2</SB>, 1-5% Na<SB>2</SB>O, >1 and ≤3% Sb<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 0.5-8% Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 0-5% Fe<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 0-1% Li<SB>2</SB>O and 0-4% ZrO<SB>2</SB>expressed in terms of oxide and does not contain a lead-based compound such as PbO. The lead-free glass composition in another embodiment comprises, by mass, 60-69% Bi<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 10-20% B<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 5-7% ZnO, 2-8% SiO<SB>2</SB>, 1-5% Na<SB>2</SB>O, >1 and ≤3% Sb<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and 0.5-2% AlF<SB>3</SB>expressed in terms of oxide and does not contain a lead-based compound such as PbO. The magnetic head is formed using these lead-free glass compositions. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は無鉛ガラス組成物に関する。より詳しくは、フェライトやメタルなどの融着に使用される磁気ヘッド用ボンディングガラスに関し、例えば磁気ヘッドのギャップ形成、接合に好適なボンディングガラスに関するものである。
さらに、本発明は、上記無鉛ガラスを用いた磁気ヘッドに関する。
The present invention relates to a lead-free glass composition. More specifically, the present invention relates to a bonding glass for a magnetic head used for fusing ferrite or metal, for example, a bonding glass suitable for gap formation and bonding of a magnetic head.
Furthermore, the present invention relates to a magnetic head using the above lead-free glass.

一般に磁気ヘッドは、Mn−Znフェライトなどの酸化物磁性材料やこれら酸化物磁性材料とセンダスト等の金属磁性材料との複合体よりなる磁気コア同士を、ボンディングガラスを用いて接合一体化することにより構成される。例えば、磁気ヘッドの作動ギャップ部は、ロッド状に線引きされたボンディングガラスを融点以上の作業高温まで加熱・溶融し、磁気コアの間に流し込ませた後冷却して、これら磁気コア間にガラスを融着させることによって構成される。   In general, a magnetic head is formed by bonding and integrating magnetic cores made of an oxide magnetic material such as Mn-Zn ferrite or a composite of the oxide magnetic material and a metal magnetic material such as Sendust using bonding glass. Composed. For example, the working gap part of a magnetic head can be obtained by heating and melting a bonding glass drawn in a rod shape to a working high temperature above the melting point, pouring it between magnetic cores, and then cooling the glass between these magnetic cores. It is configured by fusing.

かかるボンディングガラスには、耐水性、耐食性、耐摩耗性、接合強度などの点で厳しい特性が要求され、またロッド状に線引きできることから、PbO、SiO等を主成分とするボンディングガラスが提案されている(例えば特許文献1参照)。 Such bonding glass is required to have severe characteristics in terms of water resistance, corrosion resistance, wear resistance, bonding strength, and the like, and since it can be drawn in a rod shape, a bonding glass mainly composed of PbO, SiO 2 or the like has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).

ところで、磁気ヘッド用ボンディングガラスは、酸化物磁性材料や金属磁性材料と熱膨張係数が大きく異なると、磁気コアを接合した時に残留応力が累積され、ガラスクラックなどが発生し易いという欠点を有している。
したがって、フェライトなどの酸化物磁性材料や金属磁性材料を接着するボンディングガラスは、熱膨張係数をこれらの被接着体に合わせるため、その熱膨張係数が85×10−7〜120×10−7[℃−1]程度のものを使用することが好ましい。また、融着する際の温度が高いとフェライトや金属磁性薄膜の磁気特性に影響を与えてしまうので、融着温度は600℃以下(ガラス転移点で450℃以下)であることが好ましい。
By the way, if the thermal expansion coefficient of the magnetic head bonding glass is greatly different from that of an oxide magnetic material or a metal magnetic material, the residual stress is accumulated when the magnetic core is bonded, and thus there is a disadvantage that glass cracks are likely to occur. ing.
Therefore, the bonding glass for bonding an oxide magnetic material such as ferrite or a metal magnetic material has a thermal expansion coefficient of 85 × 10 −7 to 120 × 10 −7 [ It is preferable to use a thing of about [° C. −1 ] Moreover, since the high temperature at the time of fusion will affect the magnetic properties of ferrite and metal magnetic thin film, the fusion temperature is preferably 600 ° C. or lower (450 ° C. or lower at the glass transition point).

しかしながら、低融点のガラスは耐水性や耐アルカリ性等の化学的耐久性が高融点ガラスに比べて著しく劣り、磁気ヘッド加工時に研削液や洗浄液によるガラス溶出が多発するという問題を抱えている。
また、従来の融着ガラスには、低融点化させるために酸化鉛PbOが含まれているが、鉛は環境管理物質であるため、環境問題や廃棄処分の問題があり、鉛系成分を含まない低融点ガラスが求められている。
However, low-melting glass has a problem that chemical durability such as water resistance and alkali resistance is remarkably inferior to that of high-melting glass, and glass elution with a grinding liquid or a cleaning liquid frequently occurs when processing a magnetic head.
Also, conventional fused glass contains lead oxide PbO in order to lower the melting point, but since lead is an environmental management substance, it has environmental problems and disposal problems, and contains lead-based components. There is a need for low melting glass.

一方、高密度記録化のために磁気テープは、磁性粉の塗布型のものだけでなく、蒸着型も多く出回るようになり、それに伴い、テープの摺動潤滑剤としても様々なものが使用され、なかには研磨性の大きい潤滑剤も使用されている。そのような磁気テープが磁気ヘッドに摺動すると、磁気ヘッドの摺動部に露出しているガラスを必要以上に研磨し、磁気ヘッドの摺動部に段差を生じさせてしまう問題があり、耐摩耗性の優れたガラスが求められている。
特開昭61−101432号公報
On the other hand, in order to achieve high-density recording, not only magnetic powder coating type but also vapor deposition type has come out and various types of tape sliding lubricants are used accordingly. Of these, lubricants with high abrasiveness are also used. When such a magnetic tape slides on the magnetic head, there is a problem in that the glass exposed on the sliding portion of the magnetic head is unnecessarily polished to cause a step in the sliding portion of the magnetic head. There is a need for glasses with excellent wear properties.
JP 61-101432 A

ところで、具体的に磁気ヘッドに用いられる無鉛ガラスに要求される条件、及び課題はつぎの通りである。
(1)鉛系成分を含有せずに、融着温度を600℃以下(ガラス転移点で450℃以下) にする必要がある。
(2)熱膨張係数は85×10−7〜120×10−7[℃−1]程度。
(3)良好な化学的耐久性が要求される。
(4)一般に無鉛ガラスは、鉛系成分含有ガラスより融着温度が高くなりやすいため、 (1)のように低融化するには、ガラス形成成分としてSiOよりもBを使用 することが多く、無鉛低融点ガラスは鉛系成分含有低融点ガラスと比較して耐磨耗性が 大幅に劣る。
(5)したがって、融着温度を600℃以下(ガラス転移点450℃以下)に抑えつつ、 耐摩耗性を大幅に向上した無鉛低融点ガラスが求められる。無鉛ガラス組成物を摺動面 に用いる磁気ヘッドにおいては、いかなる磁気テープに対しても摺動部の偏摩耗が少な く、良好な電磁変換特性を有する磁気ヘッドにする必要がある。
By the way, the conditions and problems specifically required for the lead-free glass used in the magnetic head are as follows.
(1) It is necessary to make the fusion temperature 600 ° C. or lower (450 ° C. or lower at the glass transition point) without containing lead-based components.
(2) The coefficient of thermal expansion is about 85 × 10 −7 to 120 × 10 −7 [° C. −1 ].
(3) Good chemical durability is required.
(4) In general, lead-free glass tends to have a higher fusing temperature than lead-based component-containing glass. Therefore, in order to achieve low melting as in (1), B 2 O 3 is used as a glass-forming component rather than SiO 2. In many cases, lead-free low-melting glass is significantly inferior in wear resistance to low-melting glass containing lead-based components.
(5) Accordingly, a lead-free low-melting glass having a significantly improved wear resistance while suppressing the fusing temperature to 600 ° C. or lower (glass transition point 450 ° C. or lower) is required. In a magnetic head using a lead-free glass composition on the sliding surface, it is necessary to make the magnetic head have good electromagnetic conversion characteristics with little uneven wear on the sliding portion of any magnetic tape.

本発明は、上述の点に鑑み、磁気ヘッド用ガラスに求められる特性を満足し、作業環境および廃棄処理に問題のない無鉛系のガラス組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、このような無鉛系のガラスを用いた磁気ヘッドを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a lead-free glass composition that satisfies the characteristics required for a glass for a magnetic head and has no problems in the working environment and disposal.
Another object of the present invention is to provide a magnetic head using such lead-free glass.

本発明者らは上記課題を達成するために、作業環境および廃棄物処理に問題のないBi、B、ZnOなどの酸化物、とAl、AlFなどのアルミ系成分に着目し、鉛系成分を含まずに鉛系のガラスにせまる特性を持つ安定なガラス組成物を見出した。 In order to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have developed oxides such as Bi 2 O 3 , B 2 O 3 , and ZnO that have no problem in the work environment and waste disposal, and aluminum such as Al 2 O 3 and AlF 3. Paying attention to the system components, the present inventors have found a stable glass composition having the characteristics of being contained in a lead-based glass without containing a lead-based component.

すなわち、本発明に係る無鉛ガラス組成物は、酸化物基準の質量%表示でBi:60〜69%、B:10〜20%、ZnO:5〜7%、SiO:2〜8%、NaO:1〜5%、Sb:1を超え3%以下、Al:0.5〜8%、Fe:0〜5%、Li2O:0〜1%、ZrO:0〜4%からなり、PbOなどの鉛系成分を含まないことを特徴とする。 That is, the lead-free glass composition according to the present invention is expressed in terms of mass% based on oxide, Bi 2 O 3 : 60 to 69%, B 2 O 3 : 10 to 20%, ZnO: 5 to 7%, SiO 2 : 2~8%, Na 2 O: 1~5 %, Sb 2 O 3: 1 3% greater than or less, Al 2 O 3: 0.5~8% , Fe 2 O 3: 0~5%, Li2O: It consists of 0 to 1%, ZrO 2 : 0 to 4%, and does not contain lead-based components such as PbO.

また、本発明に係る無鉛ガラス組成物は、酸化物基準の質量%表示でBi:60〜69%、B:10〜20%、ZnO:5〜7%、SiO:2〜8%、NaO:1〜5%、Sb:1を超え3%以下、AlF:0.5〜2%からなり、PbOなどの鉛系成分を含まないことを特徴とする。 Moreover, the lead-free glass composition according to the present invention is expressed in terms of mass% based on oxide, Bi 2 O 3 : 60 to 69%, B 2 O 3 : 10 to 20%, ZnO: 5 to 7%, SiO 2 : It consists of 2 to 8%, Na 2 O: 1 to 5%, Sb 2 O 3 : 1 and more than 3%, AlF 3 : 0.5 to 2%, and does not contain lead-based components such as PbO And

本発明に係る磁気ヘッドは、上記の無鉛ガラス組成物を用いて成ることを特徴とする。   A magnetic head according to the present invention is characterized by using the above lead-free glass composition.

Biは無鉛ガラス組成物の主要成分であり、軟化点や粘性を下げる効果がある。この含有量は60〜69%(以下、%とは特に断りのない限り質量%を意味する)である。Biの含有量が69%を超えるとガラスの耐水性や耐アルカリ性等の化学的耐久性、及び耐磨耗性が著しく悪くなるため、このガラスを研磨性の大きい磁気テープ(例えば固体潤滑剤を使用した蒸着テープ)と摺動するような磁気ヘッドの摺動面に用いることができなくなり、また本ガラスは融着温度を上げるSiOとアルミ系成分を必ず含有しているため融着温度を下げる効果のあるBiの含有量が60%未満では融着温度が適用範囲より高くなりぬれ性を劣化させる。Biのより好ましい含有量は64〜69%の範囲である。 Bi 2 O 3 is a main component of the lead-free glass composition and has an effect of lowering the softening point and viscosity. This content is 60 to 69% (hereinafter, “%” means “% by mass” unless otherwise specified). When the content of Bi 2 O 3 exceeds 69%, chemical durability such as water resistance and alkali resistance of glass and abrasion resistance are remarkably deteriorated. It can no longer be used on the sliding surface of a magnetic head that slides on a vapor-deposited tape using a lubricant, and this glass always contains SiO 2 and an aluminum-based component that raise the fusing temperature. If the content of Bi 2 O 3 having the effect of lowering the deposition temperature is less than 60%, the fusion temperature becomes higher than the applicable range and the wettability is deteriorated. A more preferable content of Bi 2 O 3 is in the range of 64 to 69%.

はガラスの形成成分としての効果を持ち、この含有量は10〜20%である。本ガラスは融着温度を上げるSiOとアルミ系成分を必ず含有しているためBの含有量が20%を超えると融着温度が適用範囲より高くなり、10%未満ではガラスが不安定になって失透しやすくなる。Bのより好ましい含有量は12〜14%の範囲である。 B 2 O 3 has an effect as a glass forming component, and its content is 10 to 20%. Since this glass necessarily contains SiO 2 and an aluminum component that raise the fusing temperature, if the content of B 2 O 3 exceeds 20%, the fusing temperature becomes higher than the applicable range, and if it is less than 10%, the glass It becomes unstable and easy to devitrify. A more preferable content of B 2 O 3 is in the range of 12 to 14%.

ZnOは無鉛ガラスの主要成分でありガラスを安定化させるのに効果がある。この含有量は5〜7%である。本発明のようにガラス形成成分としてSiOよりもBが多い場合、ZnOの含有量が7%を超えるとガラスの耐磨耗性が劣化し、このガラスを研磨性の大きい磁気テープと摺動するような磁気ヘッドの摺動面に用いることができなくなり、5%未満ではガラスが不安定になって失透しやすくなる。 ZnO is a main component of lead-free glass and is effective in stabilizing the glass. This content is 5-7%. When there is more B 2 O 3 than SiO 2 as a glass-forming component as in the present invention, if the ZnO content exceeds 7%, the wear resistance of the glass deteriorates, and this glass is made highly magnetic. If it is less than 5%, the glass becomes unstable and tends to devitrify.

SiOはガラスの網目構造を形成し、ガラスの安定化、ガラス化範囲を広げる、高融点化、化学的耐久性と耐磨耗性の向上に効果がある。この含有量は2〜8%である。本ガラスは融着温度を上げるアルミ系成分を必ず含有しているためSiOの含有量が8%を超えると融着温度が適用範囲より高くなり、熱膨張係数は適用範囲より小さくなる。またSiOの含有量が2%未満ではガラスの耐磨耗性が劣化し、このガラスを研磨性の大きい磁気テープと摺動するような磁気ヘッドの摺動面に用いることができなくなる。SiOのより好ましい含有量は6〜8%の範囲である。 SiO 2 forms a network structure of glass, and is effective in stabilizing the glass, expanding the vitrification range, increasing the melting point, and improving the chemical durability and wear resistance. This content is 2-8%. Since the present glass always contains an aluminum-based component that raises the fusing temperature, if the SiO 2 content exceeds 8%, the fusing temperature becomes higher than the applicable range, and the thermal expansion coefficient becomes smaller than the applicable range. On the other hand, if the SiO 2 content is less than 2%, the wear resistance of the glass deteriorates, and this glass cannot be used on a sliding surface of a magnetic head that slides on a magnetic tape having high polishing properties. A more preferable content of SiO 2 is in the range of 6 to 8%.

NaOはガラスの溶融を促進する効果があり融着温度を下げるが、大量に含有するとガラスの信頼性を下げ、熱膨張が適用範囲より大きくなる。よって、この含有量は1〜5%とした。NaOの含有量が5%を超えるとガラスの耐磨耗性が大幅に下がるため研磨性の大きい磁気テープと摺動するような磁気ヘッドの摺動面に用いるのが困難になり、1%未満では融着温度が高くなりぬれ性を劣化させ、また熱膨張係数も85×10−7[℃−1]より小さくなる。耐摩耗性、耐水性、耐アルカリ性や熱膨張の観点からNaOのより好ましい含有量は、1〜3%の範囲である。 Na 2 O has an effect of promoting the melting of the glass and lowers the fusing temperature. However, when contained in a large amount, the reliability of the glass is lowered and the thermal expansion becomes larger than the applicable range. Therefore, this content was 1 to 5%. If the content of Na 2 O exceeds 5%, the wear resistance of the glass is greatly reduced, and it becomes difficult to use it on the sliding surface of a magnetic head that slides on a magnetic tape having high abrasiveness. If it is less than%, the fusing temperature becomes high and the wettability is deteriorated, and the thermal expansion coefficient is also smaller than 85 × 10 −7 [° C. −1 ]. From the viewpoints of wear resistance, water resistance, alkali resistance and thermal expansion, a more preferable content of Na 2 O is in the range of 1 to 3%.

SbはBiの一部と置換することにより、ガラスの融着温度を比較的上昇させずに耐水性、耐アルカリ性を向上させる効果がある。この含有量は1%を超え3%以下である。Sbの含有量が3%を超えるとガラスが不安定になり、融着時のガラス中に析出物が発生し易くなって、ガラスの濡れが悪くなったり、析出部にクラックが入ったりし、また1%以下では耐水性、耐アルカリ性を向上させる効果が充分に発揮できない。Sbのより好ましい含有量は1を超え2%以下の範囲である。 By substituting Sb 2 O 3 with a part of Bi 2 O 3 , there is an effect of improving water resistance and alkali resistance without relatively increasing the glass fusing temperature. This content is more than 1% and not more than 3%. If the content of Sb 2 O 3 exceeds 3%, the glass becomes unstable, and precipitates are likely to be generated in the glass at the time of fusing, so that the wetness of the glass is deteriorated or cracks are generated in the precipitation part. In addition, if it is 1% or less, the effect of improving water resistance and alkali resistance cannot be sufficiently exhibited. The more preferable content of Sb 2 O 3 is in the range of more than 1 and 2% or less.

Alは耐摩耗性を向上させる効果がある。この含有量は0.5〜8%である。Alの含有量が8%を超えるとガラスが不安定になり線引きできなくなったり、ガラスの濡れが悪くなり、0.5%未満だと耐摩耗性を向上する効果が現れない。またAlの増加は上述のように耐摩耗性を向上させるが、耐水性、耐アルカリ性等の化学的耐久性は劣化させ易いため、Alのより好ましい含有量は0.5〜4%の範囲である。 Al 2 O 3 has an effect of improving wear resistance. This content is 0.5-8%. If the content of Al 2 O 3 exceeds 8%, the glass becomes unstable and cannot be drawn, or the glass becomes poorly wet. If it is less than 0.5%, the effect of improving the wear resistance does not appear. Further, the increase in Al 2 O 3 improves the wear resistance as described above, but the chemical durability such as water resistance and alkali resistance is easily deteriorated. Therefore, the more preferable content of Al 2 O 3 is 0.5. It is in the range of ˜4%.

AlFはAlと同様に耐摩耗性を向上させる効果があるが、AlFは増加させるほど融点が下がり、Alと比較して濡れ性を悪化させないメリットがある。しかし、AlFの含有量の範囲は狭く、0.5〜2%である。Alの含有量が2%を超えるとガラスが不安定になり線引きできなくなったり、融着したガラス中に析出物が発生して濡れが悪化したりする。0.5%未満だと耐摩耗性を向上する効果が現れない。 AlF 3 has the effect of improving the wear resistance in the same manner as Al 2 O 3 , but AlF 3 has an advantage that the melting point decreases as the amount increases, and wettability does not deteriorate as compared with Al 2 O 3 . However, the range of AlF 3 content is narrow, 0.5-2%. When the content of Al 2 O 3 exceeds 2%, the glass becomes unstable and cannot be drawn, or precipitates are generated in the fused glass and the wetting is deteriorated. If it is less than 0.5%, the effect of improving the wear resistance does not appear.

Feはガラスの融着温度を比較的上昇させずに耐水性、耐アルカリ性等の化学的耐久性を向上させる効果があり、Al添加で劣化される化学的耐久性を少量のFe添加で復帰させることができ、また耐摩耗性に関しても若干向上させる効果がある。Feの含有量は0〜5%である。ただし、Al添加でガラス化範囲に制限があるため、Feの含有量が5%を越えるとガラスが不安定になって線引きできなくなる。Feのより好ましい含有量は0〜3%の範囲である。またAlFを含有するガラスとは相性が悪く、ガラス化しにくくなるため、AlFを含有するガラスにFeは用いない方が良い。 Fe 2 O 3 has the effect of improving the chemical durability such as water resistance and alkali resistance without relatively increasing the glass fusing temperature, and has a small amount of chemical durability deteriorated by the addition of Al 2 O 3. Can be restored by adding Fe 2 O 3 and there is an effect of slightly improving the wear resistance. The content of Fe 2 O 3 is 0 to 5%. However, since the vitrification range is limited by the addition of Al 2 O 3 , if the content of Fe 2 O 3 exceeds 5%, the glass becomes unstable and cannot be drawn. The more preferable content of Fe 2 O 3 is in the range of 0 to 3%. Moreover, since it is not compatible with glass containing AlF 3 and is difficult to vitrify, it is better not to use Fe 2 O 3 for glass containing AlF 3 .

LiOは融着温度を下げ、ガラスの濡れ性を向上する効果があるが、大量に含有するとガラスの信頼性を下げ、熱膨脹が大きくなる。Al添加で劣化されるガラスの濡れ性を少量のLiO添加で復帰させることができ、この含有量は0〜1%である。LiOの含有量が1%を越えるとガラスの耐水性が大幅に下がり、またガラスが不安定になって線引できなくなる。さらにAlFを含有するガラスとは相性が良くないようでガラス化しにくくなるため、AlFを含有するガラスにLiOは用いない方が良い。 Li 2 O has the effect of lowering the fusing temperature and improving the wettability of the glass, but if contained in a large amount, the reliability of the glass is lowered and the thermal expansion is increased. The wettability of the glass deteriorated by the addition of Al 2 O 3 can be restored by adding a small amount of Li 2 O, and the content is 0 to 1%. If the content of Li 2 O exceeds 1%, the water resistance of the glass is greatly lowered, and the glass becomes unstable and cannot be drawn. Furthermore, since it does not seem to be compatible with the glass containing AlF 3 and is difficult to vitrify, it is better not to use Li 2 O for the glass containing AlF 3 .

ZrOは耐水性、耐アルカリ性等の化学的耐久性を向上させる効果があり、Al添加で劣化される化学的耐久性を少量のZrO添加で復帰させることができ、また耐摩耗性に関しても大きく向上させる効果がある。この含有量は0〜4%である。ZrOの含有量が4%を超えるとガラスの融着温度が上昇して濡れ性が劣化し、また融着時のガラス中に析出物が発生し易くなる。ZrOのより好ましい含有量は0〜2%の範囲である。さらにAlFを含有するガラスとは相性が悪く、ガラス化しにくくなるため、AlFを含有するガラスにZrOは用いない方が良い。 ZrO 2 has the effect of improving the chemical durability such as water resistance and alkali resistance, and the chemical durability deteriorated by the addition of Al 2 O 3 can be restored by the addition of a small amount of ZrO 2. There is also an effect of greatly improving the sex. This content is 0-4%. When the content of ZrO 2 exceeds 4%, the glass fusing temperature rises and wettability deteriorates, and precipitates are easily generated in the glass during fusing. The more preferable content of ZrO 2 is in the range of 0 to 2%. Furthermore, since it is not compatible with glass containing AlF 3 and is difficult to vitrify, it is better not to use ZrO 2 for glass containing AlF 3 .

また、後述する参考例に示すようにTiO、NiO、MgO、CaF、CaOもAlと同様に耐摩耗性を向上させる効果がある成分である。 Further, as shown in a reference example described later, TiO 2 , NiO, MgO, CaF 2 , and CaO are components that have an effect of improving wear resistance in the same manner as Al 2 O 3 .

本発明に係る無鉛ガラス組成物は、鉛系成分を含有しないことから、作業環境の改善につながり、さらに廃棄処理に困らない効果を奏する。   Since the lead-free glass composition according to the present invention does not contain a lead-based component, the lead-free glass composition has an effect of improving the working environment and is not troublesome for disposal.

また、本発明に係る無鉛ガラス組成物は、必ずSiOとアルミ系成分を含有するので、従来の無鉛ガラスより耐磨耗性が大幅に向上し、かつ化学的耐久性を確保しながら融着温度が600℃以下に抑えられる。したがって、本発明の無鉛ガラス組成物は、研磨性の大きい磁気テープと摺動するような磁気ヘッドの摺動面に用いることができ、磁気ヘッドのギャップ、接合に適用して好適である。 In addition, since the lead-free glass composition according to the present invention always contains SiO 2 and an aluminum-based component, the wear resistance is greatly improved as compared with the conventional lead-free glass, and fusion is performed while ensuring chemical durability. The temperature is suppressed to 600 ° C. or lower. Therefore, the lead-free glass composition of the present invention can be used for a sliding surface of a magnetic head that slides on a magnetic tape having high polishing properties, and is suitable for application to a gap and joining of a magnetic head.

本発明に係る磁気ヘッドによれば、上記本発明の無鉛ガラス組成物を摺動面などに用いて構成されるので、いかなる磁気テープに対しても摺動部の偏摩耗が少なく、良好な電磁変換特性を有する磁気ヘッドを提供することができる。   According to the magnetic head of the present invention, since the lead-free glass composition of the present invention is used for a sliding surface or the like, the sliding part has little uneven wear on any magnetic tape, and good electromagnetic A magnetic head having conversion characteristics can be provided.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

先ず、本実施の形態に係る無鉛ガラス組成物について説明する。無鉛ガラスを構成する各成分を表1の実施例に示す割合で混合し、無鉛ガラスを作成した。単位は質量%である。尚、比較例に載せたものは請求範囲を外れた組成の無鉛ガラスならびに現在使用されている鉛系ガラスである。また、参考例に載せたものはアルミ系以外の成分添加により実施例に準ずる耐摩耗性を有するガラスである。   First, the lead-free glass composition according to the present embodiment will be described. Each component which comprises lead-free glass was mixed in the ratio shown in the Example of Table 1, and lead-free glass was created. The unit is mass%. In addition, what was put on the comparative example is the lead-free glass of the lead-free glass of the composition outside the claim, and the present use. Moreover, what was put on the reference example is the glass which has abrasion resistance according to an Example by addition of components other than the aluminum type.

Figure 2008031001
Figure 2008031001

表1の組成で得られた各ガラスについて、熱膨張係数(100〜350℃)及びガラス転移点を測定した。結果を表2に記す。   About each glass obtained by the composition of Table 1, the thermal expansion coefficient (100-350 degreeC) and the glass transition point were measured. The results are shown in Table 2.

Figure 2008031001
Figure 2008031001

表1の組成から得られたガラスのうち実施例の各試料1〜14と、参考例の各試料15〜19は、すべてガラス化し、結晶化や失透はみられなかった。また、表2に示すように実施例の各試料1〜14と、参考例の各試料15〜19の熱膨張係数(100〜350℃において)は、86×10−〜98×10−[/℃]、ガラス転移点は415〜445℃となった。 Of the glasses obtained from the compositions in Table 1, each of the samples 1 to 14 of the example and each of the samples 15 to 19 of the reference example were vitrified, and neither crystallization nor devitrification was observed. Further, each sample 1 to 14 of Examples as shown in Table 2 (at 100 to 350 ° C.) thermal expansion coefficient of each sample 15 to 19 of the reference example, 86 × 10- 7 ~98 × 10- 7 [/ ° C.], glass transition point was 415 to 445 ° C.

表3に、実施例、参考例、比較例における各試料1〜24のガラスの耐摩耗性を評価した結果を示す。   In Table 3, the result of having evaluated the abrasion resistance of the glass of each sample 1-24 in an Example, a reference example, and a comparative example is shown.

Figure 2008031001
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図1及び図2は、表3をグラフ化した図である。なお、図1及び図2中の符号は試料番号である。試験方法は、オープンリールの長距離摩擦測定器を利用し、図3に示すように、固定されたドラム1の側面上の磁気テープ2が摺動する位置にテープ走行方向と垂直方向にロッド状のガラス3を樹脂で貼り付け、そのガラス3上に一定テンションで接触させた磁気テープ2を一定距離だけ摺動させる。そのときのガラス3の側面を図4に示す が、ガラス3の一部がテープ2で削られ、その削られた部分を密な斜線領域Aとする。削られた幅2Yを測定してガラス3の線径2Rと削られた幅2Yと削られた長さ(奥行き)から削られた体積を算出した。ただし削られたガラス3の長さ(奥行き)はテープ幅であるので一定であり、削られた寸法の比較のためには計算に入れなくても問題ないため、体積ではなく面積を算出して、比較した。試料は外径0.5±0.02mmに線引きしたガラス3で1本ずつ外径を測定し、ガラス3の接着にはエポキシ樹脂を用い、ガラス3の磁気テープ2との摺動面には樹脂が付着しないようにした。環境は恒温槽にて40℃30%に設定し、テープ2はデジタルビデオ用の1/4インチ幅の蒸着テープ(固体潤滑剤使用)を用い、ガラス3を変える毎に新しいテープを使用し、片道140mを10往復させた。このときのテープ速度は5m/secであり、ドラム1は回転しない。   1 and 2 are graphs of Table 3. FIG. In addition, the code | symbol in FIG.1 and FIG.2 is a sample number. The test method uses an open reel long-distance friction measuring device, and as shown in FIG. 3, the magnetic tape 2 on the side of the fixed drum 1 slides in a rod shape in a direction perpendicular to the tape running direction. The glass 3 is attached with resin, and the magnetic tape 2 brought into contact with the glass 3 with a constant tension is slid by a predetermined distance. The side surface of the glass 3 at that time is shown in FIG. 4. A part of the glass 3 is scraped with the tape 2, and the shaved portion is defined as a dense shaded area A. The scraped width 2Y was measured, and the scraped volume was calculated from the wire diameter 2R of the glass 3, the scraped width 2Y and the scraped length (depth). However, since the length (depth) of the cut glass 3 is the tape width, it is constant, and there is no problem even if it is not included in the calculation for the comparison of the cut dimensions, so calculate the area instead of the volume. Compared. Samples were measured one by one with a glass 3 drawn to an outer diameter of 0.5 ± 0.02 mm, epoxy resin was used for bonding the glass 3, and the sliding surface of the glass 3 with the magnetic tape 2 was Resin was prevented from adhering. The environment is set to 40 ° C. and 30% in a thermostatic chamber, and the tape 2 uses a 1/4 inch wide vapor deposition tape (using solid lubricant) for digital video, and a new tape is used each time the glass 3 is changed. One way 140m was reciprocated 10 times. The tape speed at this time is 5 m / sec, and the drum 1 does not rotate.

削られた面積は次のようにして求めた。図4(ロッド状のガラス3の断面)に示すように、削られた幅を2Y、削られた断面積を密な斜線領域Aとし、密な斜線領域Aと粗い斜線領域Bを含む扇形面積から、三角形(粗い斜線領域B)の面積を求めて、削られた面積Aとした。   The shaved area was determined as follows. As shown in FIG. 4 (cross section of the rod-shaped glass 3), the cut width is 2Y, the cut cross-sectional area is the dense shaded area A, and the sector area including the dense shaded area A and the coarse shaded area B From this, the area of the triangle (coarse shaded area B) was determined and used as the scraped area A.

表3及び図1,図2の評価から明らかなように、実施例の各試料1〜14の無鉛ガラス組成物は、比較例の試料20から23に比較して高い耐磨耗性を示している。また、参考例の試料15〜19も実施例ほどではないが、比較例の試料20から23に比較して高い耐磨耗性を示している。   As is apparent from the evaluation in Table 3 and FIGS. 1 and 2, the lead-free glass compositions of the samples 1 to 14 of the examples show higher wear resistance than the samples 20 to 23 of the comparative examples. Yes. Moreover, although the samples 15-19 of a reference example are not as high as an Example, they show high abrasion resistance compared with the samples 20-23 of a comparative example.

比較例の試料20ならびに試料21はBiが69%を超えるため、ガラスの耐磨耗性及び化学的耐久性が著しく劣化し、このガラスを研磨性の大きい磁気テープと摺動するような磁気ヘッドの摺動面に用いることができない。
比較例の試料22はガラス形成成分としてSiOよりもBが多く、かつZnOが7%を超えるため耐磨耗性が著しく劣化し、このガラスを研磨性の大きい磁気テープと摺動するような磁気ヘッドの摺動面に用いることができない。
比較例の試料23はガラス形成成分としてSiOよりもBが多く、かつBaOを含有するため耐磨耗性が著しく劣化し、このガラスを研磨性の大きい磁気テープと摺動するような磁気ヘッドの摺動面に用いることができない。
比較例の試料24は従来のPbOを主成分とした鉛系成分含有ガラスである。
Since the comparative sample 20 and sample 21 have a Bi 2 O 3 content exceeding 69%, the abrasion resistance and chemical durability of the glass deteriorate significantly, and the glass slides with a magnetic tape having a high polishing property. Cannot be used for the sliding surface of a magnetic head.
The sample 22 of the comparative example has more B 2 O 3 than SiO 2 as a glass forming component, and ZnO exceeds 7%, so that the wear resistance is remarkably deteriorated. The glass is slid with a magnetic tape having a high polishing property. Such a magnetic head cannot be used as a sliding surface.
Since the sample 23 of the comparative example contains more B 2 O 3 than SiO 2 as a glass forming component and contains BaO, the wear resistance is remarkably deteriorated, so that the glass slides with a magnetic tape having high abrasiveness. Cannot be used for the sliding surface of a magnetic head.
The sample 24 of the comparative example is a lead-based component-containing glass mainly composed of conventional PbO.

請求項1、2の組成範囲のガラスは熱膨張係数、作業温度、化学的耐久性が鉛系ガラスと同等になり、耐摩耗性についても鉛系ガラスにせまる特性を有することが判明した。したがって、例えば、実施例の試料8のガラスを用いて図5に示すような磁気ヘッドを作製しその評価を行った。   It has been found that the glass having the composition range of claims 1 and 2 has the same thermal expansion coefficient, working temperature, and chemical durability as the lead glass, and the wear resistance has the same characteristics as the lead glass. Therefore, for example, a magnetic head as shown in FIG. 5 was produced using the glass of the sample 8 of the example and evaluated.

この実施の形態に係る磁気ヘッド11は、所謂メタルインギャップ(MIG)型の磁気ヘッドであって、フェライトコア半体12L及び12Rの突合せ面に高透磁率の金属磁性薄膜13を成膜し、金属磁性薄膜13間にギャップ膜を介して磁気ギャップgが形成されるように、両フェライトコア半体12L、12Rを無鉛ガラス組成物(試料8)14で接合して構成される。16は、フェライトコア半体に巻回されたコイルである。   The magnetic head 11 according to this embodiment is a so-called metal-in-gap (MIG) type magnetic head, and a high magnetic permeability metal magnetic thin film 13 is formed on the abutting surfaces of the ferrite core halves 12L and 12R. Both ferrite core halves 12L and 12R are joined with a lead-free glass composition (sample 8) 14 so that a magnetic gap g is formed between the metal magnetic thin films 13 via a gap film. Reference numeral 16 denotes a coil wound around the ferrite core half.

このようにして得られた本実施の形態の磁気ヘッド11は、従来の鉛系ガラス(比較例試料24)と同等の融着条件でガラス14を融着することができ、ガラスクラックのない磁気ヘッドを完成することができる。図5のように摺動面にガラス14を露出させても、化学的耐久性は従来の鉛系ガラスと同等であり、耐磨耗性に関しては鉛系ガラスに迫る良好な特性を示す。   The magnetic head 11 of the present embodiment thus obtained can fuse the glass 14 under the same fusing conditions as the conventional lead-based glass (Comparative Example Sample 24), and does not cause a glass crack. The head can be completed. Even if the glass 14 is exposed on the sliding surface as shown in FIG. 5, the chemical durability is equivalent to that of the conventional lead-based glass, and the wear resistance is as good as that of the lead-based glass.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明に係る無鉛ガラス組成物及び磁気ヘッドは、上述の実施の形態に限られるものではない。例えば、本発明による無鉛ガラス組成物を用いて構成される磁気ヘッドとして、MIG型磁気ヘッドを例にあげて説明したが、金属薄膜積層型ヘッドなど、他の型の磁気ヘッドに適用することができる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the lead-free glass composition and the magnetic head according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. For example, as a magnetic head constituted by using the lead-free glass composition according to the present invention, a MIG type magnetic head has been described as an example. However, it can be applied to other types of magnetic heads such as a metal thin film laminated type head. it can.

また、例えば、本発明による無鉛ガラス組成物を用いて構成されるMIG型磁気ヘッドにおいて、摺動面に露出される所謂フロントギャップ側に設ける融着ガラスとして本発明による無鉛ガラス組成物を用い、摺動面と分離された所謂バックギャップ側には他の組成によるガラス組成物を用いた構成も可能であるなど、本発明による無鉛ガラス組成物及び磁気ヘッドは、種々の変更及び変形をなし得る。   Also, for example, in the MIG type magnetic head configured using the lead-free glass composition according to the present invention, the lead-free glass composition according to the present invention is used as a fused glass provided on the so-called front gap side exposed on the sliding surface, The lead-free glass composition and the magnetic head according to the present invention can be variously modified and modified, such as a configuration using a glass composition having another composition on the so-called back gap side separated from the sliding surface. .

表3の 実施例の一部と比較例の耐磨耗性の評価結果をグラフにしたもので、削られた面積と成分添加量の関係を示すグラフである。It is the graph which showed the abrasion resistance evaluation result of a part of Example of Table 3, and the comparative example in the graph, and shows the relationship between the shaved area and the amount of component addition. 表3の各試料の耐磨耗性の評価結果をグラフにしたもので、削られた面積とガラス 転移点の関係を示すグラフである。It is the graph which shows the abrasion resistance evaluation result of each sample of Table 3, and shows the relationship between the shaved area and the glass transition point. 耐磨耗性の測定方法を示す構成図である。It is a block diagram which shows the measuring method of abrasion resistance. 削られたガラスの面積の算出に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for calculation of the area of the cut glass. 本発明に係る磁気ヘッドの一実施の形態を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an embodiment of a magnetic head according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

11・・磁気ヘッド、12L,12R・・フェライトコア半体、13・・金属磁性薄膜、14・・無鉛ガラス、g・・磁気ギャップ   11 .. Magnetic head, 12L, 12R ... Ferrite core half, 13. Metallic magnetic thin film, 14. Lead-free glass, g ... Magnetic gap

Claims (6)

酸化物基準の質量%表示でBi:60〜69%、B:10〜20%、ZnO:5〜7%、SiO:2〜8%、NaO:1〜5%、Sb:1を超え3%以下、Al:0.5〜8%、Fe:0〜5%、LiO:0〜1%、ZrO:0〜4%からなる
ことを特徴とする無鉛ガラス組成物。
Bi 2 O 3 : 60-69%, B 2 O 3 : 10-20%, ZnO: 5-7%, SiO 2 : 2-8%, Na 2 O: 1-5 %, Sb 2 O 3 : 1 and exceeding 3%, Al 2 O 3 : 0.5 to 8%, Fe 2 O 3 : 0 to 5%, Li 2 O: 0 to 1%, ZrO 2 : 0 A lead-free glass composition comprising 4%.
酸化物基準の質量%表示でBi:64〜69%、B:12〜14%、ZnO:5〜7%、SiO:6〜8%、NaO:1〜3%、Sb:1を超え2%以下、Al:0.5〜4%、Fe:0〜3%、LiO:0〜1%、ZrO:0〜2%からなる
ことを特徴とする無鉛ガラス組成物。
Bi 2 O 3 : 64-69%, B 2 O 3 : 12-14%, ZnO: 5-7%, SiO 2 : 6-8%, Na 2 O: 1-3 %, Sb 2 O 3 : 1 and over 2%, Al 2 O 3 : 0.5 to 4%, Fe 2 O 3 : 0 to 3%, Li 2 O: 0 to 1%, ZrO 2 : 0 A lead-free glass composition comprising 2%.
酸化物基準の質量%表示でBi:60〜69%、B:10〜20%、ZnO:5〜7%、SiO:2〜8%、NaO:1〜5%、Sb:1を超え3%以下、AlF:0.5〜2%からなる
ことを特徴とする無鉛ガラス組成物。
Bi 2 O 3 : 60-69%, B 2 O 3 : 10-20%, ZnO: 5-7%, SiO 2 : 2-8%, Na 2 O: 1-5 %, Sb 2 O 3: 1 3% greater than or less, AlF 3: lead-free glass composition characterized in that it consists of 0.5% to 2%.
酸化物基準の質量%表示でBi:64〜69%、B:12〜14%、ZnO:5〜7%、SiO:6〜8%、NaO:1〜3%、Sb:1を超え2%以下、AlF:0.5〜2%からなる
ことを特徴とする無鉛ガラス組成物。
Bi 2 O 3 : 64-69%, B 2 O 3 : 12-14%, ZnO: 5-7%, SiO 2 : 6-8%, Na 2 O: 1-3 %, Sb 2 O 3 : more than 1% and 2% or less, AlF 3 : 0.5 to 2%.
請求項1、2、3又は4に記載する無鉛ガラス組成物を用いてなる
ことを特徴とする磁気ヘッド。
A magnetic head comprising the lead-free glass composition according to claim 1, 2, 3, or 4.
記録媒体に対向する摺動面に、前記無鉛ガラス組成物が少なくとも一部露出してなる
ことを特徴とする請求項5に記載の磁気ヘッド。
The magnetic head according to claim 5, wherein at least a part of the lead-free glass composition is exposed on a sliding surface facing the recording medium.
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