JP2008050236A - Lead-free glass composition and magnetic head - Google Patents

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Izumi Kobayashi
泉 小林
Tetsuo Shimada
哲夫 島田
Heikichi Sato
平吉 佐藤
Hironobu Wakamatsu
浩信 若松
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable low melting point lead-free glass composition, and a magnetic head using this lead-free glass composition. <P>SOLUTION: The lead-free glass composition comprises, in mass% based on oxide, 56-68 Bi<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 4-9 B<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 4-6 ZnO, >13 to ≤21 SiO<SB>2</SB>, 1-7 Na<SB>2</SB>O, 0-2 Sb<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 2-7 Fe<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and 0-1 ZrO<SB>2</SB>. The lead-free glass composition preferably comprises, in mass% based on oxide, 60-68 Bi<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 4-8 B<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 5-6 ZnO, >13 to ≤17 SiO<SB>2</SB>, 1-5 Na<SB>2</SB>O, 1-2 Sb<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 2-7 Fe<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and 0-1 ZrO<SB>2</SB>. The magnetic head is constituted by 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620℃以下(ガラス転移点で460℃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 ] Further, since a high temperature at the time of fusion affects the magnetic properties of the ferrite and metal magnetic thin film, the fusion temperature is preferably 620 ° C. or lower (a glass transition point of 460 ° C. or lower).

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620℃以下(ガラス転移点で460℃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620℃以下(ガラス転移点460℃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 620 ° C. or lower (glass transition point 460 ° C. or lower) 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) Generally, 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 as compared with lead-based component-containing low-melting glass.
(5) Accordingly, a lead-free low-melting-point glass having a significantly improved wear resistance while suppressing the fusing temperature to 620 ° C. or lower (glass transition point of 460 ° 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、ガラス形成成分であり、耐摩耗性を向上させると考えられるSiOの量を増やし、BやBiなどの他元素の量を調整することで、融着温度を大幅に上げることなく有鉛ガラスと同等以上の耐摩耗性を有するガラス組成物を見出した。 In order to achieve the above-mentioned problems, the inventors increase the amount of SiO 2 that is a glass-forming component and is thought to improve wear resistance, and the amount of other elements such as B 2 O 3 and Bi 2 O 3. By adjusting the above, a glass composition having wear resistance equal to or higher than that of leaded glass was found without significantly increasing the fusing temperature.

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:56〜68%、B:4〜9%、ZnO:4〜6%、SiO:13%を超え21%以下、NaO:1〜7%、Sb:0〜2%、Fe:2〜7%、ZrO:0〜1%からなり、PbOなどの有鉛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 : 56 to 68%, B 2 O 3 : 4 to 9%, ZnO: 4 to 6%, SiO 2 : More than 13% and 21% or less, Na 2 O: 1 to 7%, Sb 2 O 3 : 0 to 2%, Fe 2 O 3 : 2 to 7%, ZrO 2 : 0 to 1%, such as PbO It is characterized by not containing leaded components.

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:60〜68%、B:4〜8%、ZnO:5〜6%、SiO:13%を超え17%以下、NaO:1〜5%、Sb:1〜2%、Fe:2〜7%、ZrO:0〜1%からなり、PbOなどの有鉛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 68%, B 2 O 3 : 4 to 8%, ZnO: 5 to 6%, SiO 2 : 13 % And 17% or less, Na 2 O: 1 to 5%, Sb 2 O 3 : 1 to 2%, Fe 2 O 3 : 2 to 7%, ZrO 2 : 0 to 1%. It is characterized by not containing lead components.

本発明に係る無鉛ガラス組成物は、上述のいずれかの無鉛ガラスであって、酸化物基準の質量%表示で、Bが1に対してSiOが1.8以上の割合であることを特徴とする。 The lead-free glass composition according to the present invention is any one of the lead-free glasses described above, and is expressed in terms of mass% on the basis of oxide, and B 2 O 3 is 1 and the ratio of SiO 2 is 1.8 or more. It is characterized by that.

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56〜68%(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68%を超えるとガラスの耐磨耗性が有鉛ガラスに比較して著しく悪くなるため、このガラスを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の量が多いため融着温度を下げる効果のあるBiの含有量が56%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。融着温度の観点からBiのより好ましい含有量は、60〜68%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 56 to 68% (hereinafter, “%” means “% by mass” unless otherwise specified). If the content of Bi 2 O 3 exceeds 68%, the wear resistance of the glass is significantly worse than that of leaded glass, so this glass cannot be used for the sliding surface of the magnetic head. Since the glass contains a large amount of SiO 2 that raises the fusing temperature, if the content of Bi 2 O 3 that has the effect of lowering the fusing temperature is less than 56%, the fusing temperature becomes higher than the applicable range and the wettability deteriorates. From the viewpoint of the fusing temperature, a more preferable content of Bi 2 O 3 is in the range of 60 to 68%.

は後述のSiOと共にガラスの形成成分としての効果を持ち、この含有量は4〜9%である。Bの含有量が9%を超えるとガラスの耐磨耗性が有鉛ガラスに比較して著しく悪くなり、また本ガラスは融着温度を上げるガラス形成成分SiOを多く含有しているためBの含有量が4%未満では融着温度が適用範囲より高くなる。耐摩耗性や耐アルカリ性の観点からBのより好ましい含有量は、4〜8%の範囲である。 B 2 O 3 has an effect as a glass forming component together with SiO 2 described later, and its content is 4 to 9%. When the content of B 2 O 3 exceeds 9%, the wear resistance of the glass is remarkably worse than that of leaded glass, and this glass contains a large amount of glass forming component SiO 2 that raises the fusing temperature. Therefore, if the content of B 2 O 3 is less than 4%, the fusing temperature becomes higher than the applicable range. From the viewpoint of wear resistance and alkali resistance, a more preferable content of B 2 O 3 is in the range of 4 to 8%.

ZnOはガラスを安定化させるのに効果がある。この含有量は4〜6%である。ZnOの含有量が6%を超えるとガラスの耐磨耗性が有鉛ガラスに比較して著しく劣化し、このガラスを磁気ヘッドの摺動面に用いにくい。ガラス化形成元素であるBとSiOの量が不足した場合、ZnOはガラス化を補助する効果があるので、4%未満ではガラスが不安定になって失透しやすくなる。ガラス形成の観点からZnOのより好ましい含有量は、5〜6%の範囲である。 ZnO is effective in stabilizing the glass. This content is 4-6%. If the ZnO content exceeds 6%, the wear resistance of the glass is significantly deteriorated as compared with leaded glass, and it is difficult to use this glass for the sliding surface of the magnetic head. When the amounts of B 2 O 3 and SiO 2 that are vitrification elements are insufficient, ZnO has an effect of assisting in vitrification, so if it is less than 4%, the glass becomes unstable and tends to devitrify. The more preferable content of ZnO from the viewpoint of glass formation is in the range of 5 to 6%.

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13%を超え21%以下である。SiOの含有量が21%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13%以下ではガラスの耐磨耗性が有鉛ガラスに比較して著しく劣化し、このガラスを磁気ヘッドの摺動面に用いにくくなる。融着温度の観点からSiOのより好ましい含有量は、13%を超え17%以下の範囲である。 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 exceeds 13% and is 21% or less. When the content of SiO 2 exceeds 21%, the fusing temperature becomes higher than the application range, and the thermal expansion coefficient becomes smaller than the application range. On the other hand, if the SiO 2 content is 13% or less, the wear resistance of the glass is significantly deteriorated as compared with leaded glass, and it becomes difficult to use this glass for the sliding surface of the magnetic head. From the viewpoint of the fusing temperature, the more preferable content of SiO 2 is in the range of more than 13% and 17% or less.

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1〜7%とした。NaOの含有量が7%を超えるとガラスの耐磨耗性が大幅に下がるため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、1〜5%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 1-7%. If the Na 2 O content exceeds 7%, the wear resistance of the glass will be significantly reduced, making it difficult to use it on the sliding surface of the magnetic head. It deteriorates and the thermal expansion coefficient becomes smaller than 85 × 10 −7 [° C. −1 ]. From the viewpoint 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 5%.

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0〜2%である。Sbの含有量が2%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する。耐水性、耐アルカリ性の観点からSbのより好ましい含有量は、1〜2%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 0 to 2%. If the content of Sb 2 O 3 exceeds 2%, the glass becomes unstable, and precipitates are likely to be generated in the glass at the time of fusing, resulting in poor wetting of the glass or cracks in the precipitation part. Or From the viewpoint of water resistance and alkali resistance, the more preferable content of Sb 2 O 3 is in the range of 1 to 2%.

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、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2〜7%である。Feはガラス化元素ではないため、Feの含有量が7%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。またFe2O3の含有量が2%未満ではガラスの耐磨耗性が有鉛ガラスに比較して著しく劣化し、このガラスを磁気ヘッドの摺動面に用いにくくなる。 Fe 2 O 3 has the effect of improving chemical durability such as water resistance and alkali resistance without relatively increasing the glass fusing temperature, and has the effect of slightly improving the wear resistance. The content of Fe 2 O 3 is 2 to 7%. Since Fe 2 O 3 is not a vitrifying element, if the content of Fe 2 O 3 exceeds 7%, the glass becomes unstable and cannot be drawn. Further, if the content of Fe2O3 is less than 2%, the wear resistance of the glass is remarkably deteriorated as compared with leaded glass, and it becomes difficult to use this glass for the sliding surface of the magnetic head.

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、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0〜1%である。SiOの量が多いためZrOの含有量が1%を超えるとガラスの融着温度が上昇して濡れ性が劣化する。 ZrO 2 has an effect of improving chemical durability such as water resistance and alkali resistance, and also has an effect of greatly improving the wear resistance. This content is 0 to 1%. Since the amount of SiO 2 is large, if the content of ZrO 2 exceeds 1%, the glass fusing temperature rises and wettability deteriorates.

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がある。   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 not causing any trouble with disposal.

また、従来の無鉛ガラスは有鉛ガラスと比較して耐磨耗性が大幅に劣っていたが、本発明によるガラス組成物は、Bに対してSiOを一定割合以上含有することにより、有鉛ガラスと同等以上の耐磨耗性を有し、かつ化学的耐久性を確保しながら融着温度が620℃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を摺動面に用いる磁気ヘッドは、いかなる磁気テープに対しても摺動部のガラスの凹みが生じにくく、良好な電磁変換特性を有する磁気ヘッドであり、かつ製造し易い磁気ヘッドでもある。 In addition, the conventional lead-free glass is significantly inferior in wear resistance compared to the leaded glass, but the glass composition according to the present invention contains SiO 2 in a certain ratio or more with respect to B 2 O 3 . Thus, the fusion temperature can be suppressed to 620 ° C. or lower while having wear resistance equivalent to or higher than that of leaded glass and ensuring chemical durability. Therefore, the magnetic head using the lead-free glass composition of the present invention on the sliding surface is a magnetic head that has a good electromagnetic conversion characteristic, and is less likely to cause a glass dent in the sliding portion with respect to any magnetic tape. It is also a magnetic head that is easy to manufacture.

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。   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.

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、ガラス屈伏点、を測定した。結果を表2に記す。   About each glass obtained by the composition of Table 1, a thermal expansion coefficient (100-350 degreeC), a glass transition point, and a glass yield point were measured. The results are shown in Table 2.

表1の組成から得られたガラスのうち実施例試料1〜13と比較例試料14〜15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試料1〜13の熱膨張係数(100〜350℃において)は87×10−7〜105×10−7[/℃]、ガラス転移点は434〜454℃となった。 Of the glasses obtained from the compositions shown in Table 1, all of Example Samples 1 to 13 and Comparative Samples 14 to 15 were vitrified, and no crystallization or devitrification was observed. Moreover, as shown in Table 2, the thermal expansion coefficients (at 100 to 350 ° C.) of Example Samples 1 to 13 are 87 × 10 −7 to 105 × 10 −7 [/ ° C.], and the glass transition point is 434 to 454 ° C. It became.

表3に、実施例、比較例における各資料1〜15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 material 1-15 in an Example and a comparative example is shown.

耐磨耗性の試験方法は、図1に示すようにオープンリールの長距離摩擦測定器を利用し、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、そのガラス上に一定テンションで接触させた磁気テープ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2に示すが、ガラスの一部がテープで削られ、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為には計算に入れなくても問題ないために、体積ではなく面積を算出して、比較した。よって、面積が小さいほど耐磨耗性が良いといえる。試料のサイズは外径0.5±0.02mmに線引きしたガラスで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(温湿度)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。   As shown in FIG. 1, the abrasion resistance test method uses an open reel long-distance friction measuring device, and is perpendicular to the tape running direction at the position where the magnetic tape 2 slides on the side surface of the fixed drum 1. A rod-shaped glass 3 is attached with resin in the direction, and a magnetic tape brought into contact with the glass with a constant tension is slid by a predetermined distance. A side surface of the glass 3 at that time is shown in FIG. 2, and a part of the glass is shaved with a tape, and the shaved portion is defined as a dense hatched 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. And compared. Therefore, it can be said that the smaller the area, the better the wear resistance. Measure the outer diameter of each sample with glass drawn to an outer diameter of 0.5 ± 0.02 mm, and use epoxy resin to adhere the glass 3 to the sliding surface of the glass 3 with the magnetic tape 2. The resin was not attached. The environment (temperature and humidity) is set to 40 ° C and 30% in a thermostatic chamber, and Tape 2 uses a 1/4 inch wide vapor deposition tape (using solid lubricant) for digital video. A new tape is used each time the glass is changed. It was used and reciprocated 10m one way 140m. 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2(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. 2 (cross section of the rod-shaped glass 3), the cut width is 2Y, the cut cross-sectional area is the dense hatched area A, and the fan-shaped area including the dense hatched area A and the coarse hatched area B From this, the area of the triangle (coarse shaded area B) was determined and used as the scraped area A.

図3に、表2に記載のガラス転移点(横軸)と、表3に記載の耐磨耗性(縦軸)の関係を示す。削られた面積が小さいほど耐摩耗性に優れている。比較例の試料14はBに対するSiOの量が少ない為、耐磨耗性が悪い。実施例のように、Bに対するSiOの割合を1.8以上に増やすことで、ガラス転移点を460℃以下(融着温度で620℃以下)に保ったまま、現行の鉛ガラスである試料15と同等以上の耐磨耗性が得られる。 FIG. 3 shows the relationship between the glass transition point (horizontal axis) described in Table 2 and the wear resistance (vertical axis) described in Table 3. The smaller the scraped area, the better the wear resistance. Sample 14 of the comparative example because a small amount of SiO 2 to B 2 O 3, poor abrasion resistance. As in the examples, by increasing the ratio of SiO 2 to B 2 O 3 to 1.8 or more, the current lead glass is maintained with the glass transition point kept at 460 ° C. or less (at a fusion temperature of 620 ° C. or less). Abrasion resistance equal to or higher than that of the sample 15 is obtained.

次に、実施例のうち試料1、試料8と比較例の試料14と試料15のガラスを用いて図4に示すような磁気ヘッドを作製し、テープを摺動させて摺動面のフェライトとガラスとの段差を測定した。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をガラス組成物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。   Next, a magnetic head as shown in FIG. 4 is prepared using the glass of Sample 1, Sample 8, Comparative Sample 14 and Sample 15 of the examples, and the tape is slid to slide the ferrite on the sliding surface. The level difference with the glass was measured. 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. The two ferrite core halves 12L and 12R are joined with the glass composition 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.

テープを摺動させたときの摺動面のフェライトとガラスとの段差は、ガラス単体の耐摩耗性ではなく、ヘッドとしての耐摩耗性を示す。段差が無いほど、耐摩耗性に優れていることになる。その結果を図5に記す。実施例の試料1と試料8は、比較例の試料14に比べて、75時間後のフェライトとガラスの段差が抑えられており、鉛系ガラスである試料15と同程度を保っている。   The step between the ferrite and glass on the sliding surface when the tape is slid shows the wear resistance of the head, not the wear resistance of the glass alone. The lower the step, the better the wear resistance. The result is shown in FIG. Sample 1 and sample 8 in the example have a step difference between ferrite and glass 75 hours later compared to sample 14 in the comparative example, and the same level as sample 15 that is lead-based glass is maintained.

また、図5の測定において、テープを50時間走行させた後の摺動面の干渉縞を観察した結果を図6に記す。図6Aに磁気ヘッド摺動面の模式図を示す(但し、図Aはアジマスの向きが異なる2つのヘッドのうち一方を代表して示す)。図6Bは磁気ヘッド摺動面の顕微鏡写真であり、それぞれ、ヘッドの金属磁性膜13、フェライトコア半体12L、12R、ガラス部14が写っている。図6Bにおいて、ヘッドに架かるいくつかのリング状の縞は、干渉縞であり、同じ高さの部分が同じ線で繋がれている。干渉縞のずれが段差を表す。つまり、干渉縞のずれが大きいほど、摺動面のフェライト12L,12Rとガラス14の段差は大きく、耐摩耗性は弱い。摺動させる前の干渉縞はズレが無く、段差のない状態である(図示せず)。
図6Bにおける写真は、それぞれテープ走行50時間後の状態、すなわち50時間摺動させた摺動面における干渉縞の状態を写したものである。それぞれ左右の写真はアジマスの向きが異なる1ペアの磁気ヘッドの摺動面である。試料14では50時間テープを走行させた後干渉縞のずれが大きいのに対して、試料1及び8では、50時間テープを走行させても段差が見られず、鉛系ガラスである試料15と同程度を保つことが可能であることがわかる。以上のように、試料1及び試料8では、試料14に比べて、ヘッドとしての耐摩耗性に優れているということができる。
Moreover, in the measurement of FIG. 5, the result of having observed the interference fringe of the sliding surface after running a tape for 50 hours is described in FIG. FIG. 6A shows a schematic diagram of a magnetic head sliding surface (however, FIG. A shows one of two heads having different azimuth directions). FIG. 6B is a photomicrograph of the sliding surface of the magnetic head, in which the metal magnetic film 13, the ferrite core halves 12L and 12R, and the glass portion 14 of the head are shown. In FIG. 6B, some ring-shaped stripes over the head are interference fringes, and the same height portions are connected by the same line. The deviation of the interference fringes represents a step. That is, the greater the deviation of the interference fringes, the greater the step between the ferrite 12L, 12R and the glass 14 on the sliding surface, and the lower the wear resistance. The interference fringes before sliding are in a state of no deviation and no step (not shown).
Each photograph in FIG. 6B is a copy of the state of interference fringes on the sliding surface after 50 hours of tape running, that is, after sliding for 50 hours. The left and right photographs are the sliding surfaces of a pair of magnetic heads with different azimuth orientations. In sample 14, the interference fringes are greatly displaced after running the tape for 50 hours, whereas in samples 1 and 8, no step is seen even if the tape is run for 50 hours. It can be seen that the same level can be maintained. As described above, it can be said that Sample 1 and Sample 8 are superior in wear resistance as a head as compared with Sample 14.

試料14はSiOが13%以下でBに対するSiOの割合も1.8未満である為、このガラスを摺動面に用いると段差が発生してしまう。よって、このガラスを磁気ヘッドの摺動面には使用することが出来ない。
一方、請求項1、2、3、又は4の条件を満たすガラスは熱膨張、化学的耐久性、耐磨耗性、段差において鉛系ガラスと同等の特性を有することが判明した。したがって、磁気ヘッドの摺動面にガラスを露出させても化学的耐久性、耐磨耗性、段差が従来の鉛系ガラスと同等である磁気ヘッドを作製することが出来る。
Since the sample 14 has SiO 2 of 13% or less and the ratio of SiO 2 to B 2 O 3 is also less than 1.8, a step occurs when this glass is used for the sliding surface. Therefore, this glass cannot be used for the sliding surface of the magnetic head.
On the other hand, it has been found that glass satisfying the conditions of claims 1, 2, 3, or 4 has the same characteristics as lead glass in terms of thermal expansion, chemical durability, wear resistance, and level difference. Therefore, even if the glass is exposed on the sliding surface of the magnetic head, it is possible to produce a magnetic head having chemical durability, wear resistance, and level difference equivalent to those of conventional lead 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. .

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. 表2及び表3の実施例と比較例の評価結果をグラフにしたもので、ガラス転移点と削られた面積の関係を示すグラフである。It is the graph which showed the evaluation result of the Example of Table 2 and Table 3, and the comparative example as a graph, and shows the relationship between a glass transition point and the scraped area. 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. 実施例の一部と比較例の段差の評価結果をグラフにしたもので、摺動時間と段差の関係を示すグラフである。It is the graph which showed the relationship between sliding time and a level | step difference by making the evaluation result of the level | step difference of a part of Example and a comparative example into a graph. 図Aは磁気ヘッド摺動面の模式図であり、図Bは実施例の一部と比較例のガラスを摺動面に用いた磁気ヘッド(左右でアジマスの向きが異なる1ペア)の50時間摺動後の摺動面の顕微鏡写真である。Fig. A is a schematic diagram of the sliding surface of the magnetic head, and Fig. B is 50 hours of a magnetic head (one pair with different azimuth orientations on the left and right) using part of the example and comparative glass as sliding surfaces. It is a microscope picture of the sliding surface after sliding.

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・・ガラス、g・・磁気ギャップ   11 .. Magnetic head, 12L, 12R ... Ferrite core half, 13. Metallic magnetic thin film, 14 ... Glass, g ... Magnetic gap

Claims (6)

酸化物基準の質量%表示でBi:56〜68%、B:4〜9%、ZnO:4〜6%、SiO:13%を超え21%以下、NaO:1〜7%、Sb:0〜2%、Fe:2〜7%、ZrO:0〜1%からなる
ことを特徴とする無鉛ガラス組成物。
Bi 2 O 3 : 56 to 68%, B 2 O 3 : 4 to 9%, ZnO: 4 to 6%, SiO 2 : more than 13% and 21% or less, Na 2 O: 1 to 7%, Sb 2 O 3 : 0 to 2%, Fe 2 O 3 : 2 to 7%, ZrO 2 : 0 to 1%.
酸化物基準の質量%表示で、Bが1に対してSiOが1.8以上の割合である
ことを特徴とする請求項1に記載された無鉛ガラス組成物。
2. The lead-free glass composition according to claim 1, wherein B 2 O 3 is 1 in terms of mass% on an oxide basis and SiO 2 is 1.8 or more.
酸化物基準の質量%表示でBi:60〜68%、B:4〜8%、ZnO:5〜6%、SiO:13%を超え17%以下、NaO:1〜5%、Sb:1〜2%、Fe:2〜7%、ZrO:0〜1%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 to 68%, B 2 O 3 : 4 to 8%, ZnO: 5 to 6%, SiO 2 : more than 13% and 17% or less, Na 2 O: 1 to 5%, Sb 2 O 3 : 1 to 2%, Fe 2 O 3 : 2 to 7%, ZrO 2 : 0 to 1%.
酸化物基準の質量%表示で、Bが1に対してSiOが1.8以上の割合である
ことを特徴とする請求項3に記載された無鉛ガラス組成物。
The lead-free glass composition according to claim 3 , wherein B 2 O 3 is 1 and SiO 2 is in a ratio of 1.8 or more in terms of mass% on an oxide basis.
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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101584014B1 (en) * 2014-11-25 2016-01-11 현대자동차주식회사 Powertrain for hybrid vehicle

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