JP2549145B2 - 磁気ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、たとえば磁気カードのような高保持力磁
気記録媒体の記録再生系に好適した磁気ヘッドに関す
る。

（従来の技術） 近年、キャッシュカード、テレホンカード、IDカード
や、各種コンピュータ用のプログラムカード、データカ
ードなどとして、磁気カード類が各種用途に応じて多用
されるようになってきている。このように、磁気カード
が多用されるにつれて、磁気カード外部磁場に対する信
頼性を高めるために、すなわち記録されているデータの
ドロップアウトなどを防止するために、使用する磁性層
の保磁力を大きくする傾向が強まってきている。たとえ
ば、現状のキャッシュカードなどに使用されている磁性
層の保磁力においても600Oe程度とオーディオ用などの
磁気記録媒体より２倍程度高く、さらにこれを2000Oe〜
4000Oeというような高保磁力の磁性層を使用することが
試みられている。

ところで、従来、これら磁気カード類の磁気記録およ
び再生用の磁気ヘッドとしては、磁気ヘッドコア部がセ
ンダスト系合金（Fe−Si−Al系合金）で形成されている
ものが多用されてきた。しかし、センダスト系合金では
磁束密度、たとえば50Oeにおける磁束密度・B₅₀が10KG
程度と小さいため、上述したような保磁力が2000Oe以上
というような高保磁力の磁性層を有する磁気記録媒体に
対しては、充分な磁気記録が行えないという問題が生じ
てしまう。

このような問題を解決するためには、磁気ヘッドコア
部の素材として高磁束密度を有するものを使用すること
が必要となる。ここで、このような特性を満足する高磁
束密度合金としては、パーメンジュール系合金（たとえ
ば２重量％Ｖ−49重量％Co−残部Fe合金）が知られてい
る。しかし、このパーメンジュール系合金を磁気ヘッド
コア部に用いた磁気ヘッドは、磁気記録時においては高
磁束密度という特性を生かして高保持力磁気記録媒体に
対しても良好な磁気記録を行うことが可能であるが再生
時の感度が低く、記録および再生の両方に対して良好な
磁気特性を示す磁気ヘッドが得られないという問題があ
る。

これに対して、Fe−Si系合金は高磁束密度を有し、高
保磁力磁気記録媒体に対して比較的良好な磁気記録を行
うことが可能であるとともに再生時の感度も優れている
という特性を有しているが、耐蝕性に劣るという問題を
有していることが本願発明者らの実験・研究によって始
めて明らかとなった。すなわち、磁気カード類の場合は
特に、磁気層に指が触れて汗や脂で汚れる機会が多く、
また使用される環境は戸外や作業場内、さらには砂塵の
舞い上る道路沿いまで多岐に渡るため、これら磁気カー
ドに付着したごみや脂など、磁気ヘッドをさびさせた
り、摩耗させる要因が他の磁気記録媒体に比べてはるか
に多い。このため、耐蝕性が低いと磁性層との接触面が
荒れたり、ギャプ幅が変ってしまうなどして記録再生特
性が低下しやすく、信頼性に欠けてしまう。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、センダスト系合金を使用した磁気ヘ
ッドでは、磁気カードのような高保磁力を有する磁気記
録媒体に対して充分な磁気記録が行えないとともに、耐
蝕性も低いという問題があった。

また、パーメンジュール系合金を使用した磁気ヘッド
では磁気記録特性は優れているものの、再生感度が低い
という問題があり、Fe−Si系の合金は磁気記録および再
生に対する特性は優れているものの、耐蝕性が低く信頼
性に欠けるという問題があった。

この発明は、このような従来技術の課題に対処するた
めになされたもので、たとえば磁気カードのような高保
磁力を有する磁気記録媒体に対して充分な磁気記録を可
能にするとともに再生感度に優れ、かつ耐蝕性が良好で
信頼性に優れた磁気ヘッドを提供することを目的として
いる。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明の磁気ヘッドは、まず第１にCrを３〜12重量
％、Siを0.5〜８重量％含有し、残部がFeおよび不可避
的不純物からなる組成を有し、かつ断面積1mm²あたりの
結晶粒の数（倍率100倍で10ケ所測定した際の平均値）
が250個以下である合金で磁気ヘッドコアが形成されて
いることを特徴としており、第２にCrを３〜12重量％、
Siを0.5〜８重量％、Al、Nb、Mo、Ge、Zr、Hf、Co、R
u、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、ランタノイド系希土類元素、
Ｗ、Ti、Ta、Mn、Cu、ＶおよびNiから選ばれた１種また
は２種以上を総量で６重量以下％含有し、残部がFeおよ
び不可避的不純物からなる組成物を有し、かつ断面積1m
m²あたりの結晶粒の数（倍率100倍で10ケ所測定した際
の平均値）が250個以下である合金で磁気ヘッドコアが
形成されていることを特徴としている。

この発明の磁気ヘッドのコア部となる合金は、まず耐
蝕性を向上させる成分としてCrを３〜12重量％、好まし
くは６〜10重量％の範囲で含有している。Crの含有量が
３重量％未満では、たとえば苛酷な条件下での使用が予
想される磁気カードへの記録再生用としての磁気ヘッド
に要求される耐蝕性が得られず、また12重量％を超える
と磁束密度が低下する。

また、磁気ヘッドとしての再生感度を向上させる成分
としてSiを0.5〜８重量％、好ましくは３〜６重量％の
範囲で含有している。Siの含有量が0.5重量％未満では
磁気ヘッドとしての充分な再生感度がとれず、また８重
量％を超えるとたとえば保磁力が2000Oe以上というよう
な高保磁力を有する磁気記録媒体に対して充分に磁気記
録を行うことが可能な高磁束密度が得られず、また加工
性も低下する。

この発明の磁気ヘッドのコア部となる合金には上記各
成分の他に、加工性を向上させる成分としてAl、Nb、M
o、Ge、Zr、Hf、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、ランタ
ノイド系希土類元素、Ｗ、Ti、Ta、Mn、Cu、ＶおよびNi
から選ばれた１種または２種以上を総量で６重量以下％
の範囲で含有させることが可能である。ただし、上記成
分の含有量が総量で6.0重量％を超えると磁束密度が低
下し、また結晶粒の成長が妨げられ耐蝕性が得にくくな
るため、これ以上とする。好ましくは３重量％以下、さ
らに好ましくは２重量％以下にするとよい。

この発明の磁気ヘッドは、たとえば以下のようにして
製造される。

すなわちまず、上記した各含有成分の組成比を満足さ
せた合金成分を溶解鋳造し、次いで熱間鍛造または圧延
などを施した後、必要に応じて冷間加工および焼鈍を繰
返し、切り出しや打ち抜き加工などによってブロック状
や積層体に適する薄板状などの所要形状の磁気ヘッドコ
アを作製する。この後、850℃以上、好ましくは1000℃
以上の温度および組成に対応した適切な冷却条件で最終
の磁性焼鈍を行う。そして、通常の磁気ヘッドと同様に
ギャップ間に非磁性部材を介在させるなどして磁気ヘッ
ドコア部を作製し、コイルを巻いて、たとえばパーマロ
イのような高透磁率磁性材料からなるケースに挿入し、
内部をエポキシ系樹脂などによって充填固化させ、磁気
ヘッドを得る。

この発明の磁気ヘッドにおいては、上記製造工程の
内、磁気ヘッドコアの形状を仕上げた後の磁性焼鈍が重
要な工程となる。すなわち、磁性焼鈍を上記したような
高温で行い、適切な冷却条件にすることにより、任意の
位置における断面積1mm²あたりの結晶粒の数（倍率100
倍で10ケ所測定した際の平均値）が250個以下、好まし
くは100個以下と結晶粒を大きくすることができ、よっ
て腐蝕の起点となる結晶粒界が減少することから耐蝕性
が格段に向上するとともに、磁気ヘッドとしての再生感
度が著しく向上する。なお、上記断面積1mm²あたりの結
晶粒の数は、倍率100倍の拡大写真や顕微鏡視野中に結
晶粒が全て含まれるものを１個と数え、結晶粒の一部が
入っているものを1/2個として数えた際の合計で評価
し、これを10ケ所で測定してその平均値で示したもので
ある。

断面積1mm²あたりの結晶粒の数（倍率100倍で10ケ所
測定した際の平均値）が250個を超えると、すなわち結
晶粒が小さいと充分な耐蝕性が得られず、前述したよう
な苛酷な条件下における信頼性が低下する。

上記磁性焼鈍の条件は上述したように、少なくとも85
0℃以上の温度条件下で、また形状保持などの点で問題
が生じない程度の範囲内でできるだけ高温下で行い、焼
鈍時間は合金組成や温度によっても異なるがおおよそ0.
1時間〜10時間程度が、また冷却速度は1000℃／時間〜1
0℃／時間程度が適当である。

（作 用） この発明の磁気ヘッドにおいて、磁気ヘッドコアの形
成素材となる合金は、Cr成分およびその結晶粒の大きさ
によって非常に耐蝕性に優れたものとなり、磁気カード
類の磁気記録および再生に使用されるような苛酷な条件
下においても信頼性に優れたものとなる。また、この耐
蝕性に優れるという特性とともに磁束密度も大きく、た
とえば50Oeの磁場中における磁束密度・B₅₀が14kG以
上、さらには15kG以上を満足し、たとえば保磁力が2000
Oe〜4000Oeというような高保磁力磁気記録媒体への磁気
記録を充分に行うことが可能になり、かつ再生時の感度
にも優れたものである。

（実施例） 次に、この発明の実施例について説明する。

実施例１〜10 第１表に示す組成の合金成分を溶解鋳造し、熱間圧延
を行った後、切削加工によって外形がおおよそ6mm×10m
m×4mm、ギャップ長さが25μｍのブロック状コア形状に
加工した。

次いで、このコア部材を第１表に示す条件によってそ
れぞれ磁性焼鈍を行って磁気ヘッドコアを作製した。

また、この発明との比較のために、磁性焼鈍の条件を
変更して結晶粒の大きさを変えたもの、および合金組成
を従来から使用されているセンダスト系合金、パーメン
ジュール系合金、Fe−Si系合金を用いて上記実施例と同
様にして磁気ヘッドコアを作製した。

次いで、これら各磁気ヘッドコア材料に適当な熱処理
を施したものの50Oeの磁場中における磁束密度・B₅₀お
よび任意の位置における断面積1mm²あたりの結晶粒の数
（倍率100倍の拡大写真において10ケ所測定した際の平
均値で示す。）を測定した。その結果を第２表に示す。

この後、上記各磁気ヘッドコアを用い、それぞれ磁気
カード用磁気ヘッドを作製した。

次に、このようにして得た磁気カード用磁気ヘッドを
それぞれ磁気カード用記録再生装置に取付け、これら各
磁気カード用記録再生装置を用いて、保磁力2850Oeの磁
性層を有する磁気カードに、200mA、1KHzの条件で磁気
記録を行った。次いで、同一の磁気ヘッドを用いて記録
データの再生を行い、その際の出力電圧によって記録特
性を評価した。さらに、同一の磁気ヘッドを用いて上記
磁気ヘッドに記録を行った後、それぞれの磁気ヘッドを
用いて再生を行い、その際の出力電圧によって再生感度
を評価した。

また、耐蝕性を評価するために、これらの磁気ヘッド
に35℃で５％濃度の塩水噴霧を48時間行い、上述の再生
感度の評価と同様に、塩水噴霧後の再生感度を測定し、
再生感度の低下率を評価した。

これら各特性評価結果も合せて第２表に示す。

第２表に示した各特性の評価結果からも明らかなよう
に、この発明による磁気ヘッドは高磁束密度を有し、高
保磁力を有する磁気記録媒体に対して良好な磁気記録が
行え、かつ再生感度も優れていた。すなわち、磁気記録
用および再生用磁気ヘッドとしての充分な磁気特性を満
足しており、充分に両用できることを確認した。また、
耐蝕性にも優れ苛酷な使用条件下における使用に対して
も優れた信頼性が得られた。

一方、比較例の各磁気ヘッドのうち、従来から使用さ
れている各合金を用いて作製した磁気ヘッドは、高保磁
力を有する磁気記録媒体に対して充分な磁気記録が行え
ていない、すなわち充分な記録特性が得られない（比較
例１）、磁気記録は行えるものの再生特性が不十分（比
較例２）、磁気記録および再生特性は比較的良好であっ
たものの耐蝕性に劣り、苛酷な使用条件下での使用に対
する信頼性が欠けていた（比較例３、４）など、それぞ
れ欠点を有していた。また、充分に結晶粒を成長させな
かった合金を用いた磁気ヘッド（比較例５、６）は、比
較例３と同様に耐蝕性、再生感度とも劣り、信頼性に欠
けていた。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように、この発明の磁気
ヘッドは、たとえば2000Oe以上というような高保磁力を
有する磁気記録媒体に対して良好な磁気記録が行えると
ともに、再生感度に優れている。また耐蝕性にも優れて
おり、たとえば記録データの保護のために磁性層の保磁
力をさらに高める傾向にあり、かつ使用環境が苛酷な磁
気カード類用の磁気ヘッドとして好適したものを提供す
ることができる。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Crを３〜12重量％、Siを0.5〜８重量％含
   有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有
   し、かつ断面積1mm²あたりの結晶粒の数（倍率100倍で1
   0ケ所測定した際の平均値）が250個以下である合金で磁
   気ヘッドコアが形成されていることを特徴とする磁気ヘ
   ッド。
2. 【請求項２】Crを３〜12重量％、Siを0.5〜８重量％、A
   l、Nb、Mo、Ge、Zr、Hf、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、P
   t、ランタノイド系希土類元素、Ｗ、Ti、Ta、Mn、Cu、
   ＶおよびNiから選ばれた１種または２種以上を総量で６
   重量以下％含有し、残部がFeおよび不可避的不純物から
   なる組成を有し、かつ断面積1mm²あたりの結晶粒の数
   （倍率100倍で10ケ所測定した際の平均値）が250個以下
   である合金で磁気ヘッドコアが形成されていることを特
   徴とする磁気ヘッド。