JP2949297B2

JP2949297B2 - 磁気ヘッド用磁器組成物

Info

Publication number: JP2949297B2
Application number: JP2080052A
Authority: JP
Inventors: 恒彦中村; 実中須賀; 俊二三垣; 雅英秋山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1999-09-13
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JPH03279259A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、コンピュータ用ハードディスク、フロッピ
ーディスク、磁気テープ、オーディオ用レコーダ、ビデ
オテープレコーダ等の磁気記録に使用される磁気ヘッド
装置において、ヘッドコア等を固定するためのスライダ
ー用材料等に好適な非磁性の磁器組成物に関する。

（従来技術）近年、磁気ヘッドの用いた磁気記録装置は、高記録密
度化、高容量化が進みつつあり、それにともない磁気ヘ
ッドに対しても高線密度化および高トラック密度化が要
求されている。そこで従来よりMn−Znフェライト等から
なる磁気ヘッドコアをセラミックス製のスライダーにガ
ラス等で接着した、いわゆるコンポジット型の磁気ヘッ
ド装置が利用されている。このコンポジット型磁気ヘッ
ドに装着されるMn−Znフェライトの熱膨張係数が105〜1
20×10^-7/℃であることから、接着時の400℃前後の熱履
歴に対してフェライトとスライダー材料との熱膨張係数
の差から生じる亀裂や残留歪みの影響で、加工時に剥が
れ等の問題を生じないように熱膨張係数を一致させるこ
とが必要とされている。また、これに加えて磁気メディ
アとの摺動性に優れることが必要である。このような特
性についてはポアが小さく且つ少ない材料であることが
必要とされる。また材料中の異相、析出物の存在につい
ても摺動特性に大きな影響を与えることが考えられる。

この種の磁器組成物としてはTiO₂とCaO等からなる複
合酸化物が主流であり、例えば特公昭51−15528号、特
公昭60−21940号等が知られている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、従来の磁器組成物によれば、特定の特
性については満足すべき特性が得られるものの、熱膨張
係数、加工性、緻密性、強度、摺動性のすべての特性を
満足するものは得られておらず、例えば、特公昭51−15
528号によれば、チタン酸カルシウムと酸化チタンから
なる微細な組織の磁器が得られているが、焼結性の点で
不十分で、ポアが多いために加工性や摺動性の点で問題
がある。また、特公昭60−21940号によれば、焼結性を
改善する目的でAl₂O₃の他にSiO₂,MgO,ZrO₂,BaO,SrO等を
焼結助剤として添加することが提案されている。これら
の内、Al₂O₃は焼結助剤として特に有用である。しかし
ながら、このような焼結助剤の添加はその分散性等が問
題となり組織の不均一化を招く恐れがあり、特にAl₂O₃
の添加は他の酸化物との反応性に富むために磁器中に不
純物的複合酸化物が生成されるために磁器の不均一化を
招き、摺動性を著しく劣化させる要因となっている。

（発明の目的）本発明は、上記の問題点を解決しMn−Znフェライトと
近似の105〜120×10^-7/℃の熱膨張係数を有するととも
に強度、加工性に優れるとともに磁気メディアとの摺動
性に優れた磁器を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明者等は、上記の問題点に対して検討を重ねた結
果、特定の割合からなるCaO及びTiO₂を主成分とし、こ
れに焼結助剤としてのAl₂O₃の添加を極微量に抑えると
ともに磁器の相対密度を高めることにより、前述した各
特性を満足する磁器が得られることを知見した。さら
に、Al₂O₃の添加に加えて、SiO₂,MgO,ZrO₂,BaO,SrO等の
酸化物を微量添加することにより、さらに特性を向上す
ることができることを見い出し、本発明に至った。

即ち、本発明は、CaをCaO換算で40〜48モル％と、Ti
をTiO₂換算で52〜60モル％とからなる主成分と、該主成
分100重量部に対して、AlをAl₂O₃換算で0.01〜0.2重量
部含有するとともに、チタン酸カルシウムと酸化チタン
の結晶が存在し、相対密度が98.5％以上であり、かつ平
均結晶粒径が４μｍ以上であることを特徴とするもので
ある。

また、主成分100重量部に対して、さらにMg、Si、Z
r、NbおよびSrから選ばれる少なくとも１種の金属を酸
化物換算で0.01〜1.0重量部含有するものである。

以下、本発明を詳述する。

本発明によれば、磁器の組成がCaおよびTiの各酸化物
を主成分とし、CaがCaO換算で40〜48モル％と、TiがTiO
₂換算で52〜60モル％からなることが重要である。

主成分の組成を上記の範囲に規定した理由は、CaOの
量が40モル％より少なく、TiO₂量が60モル％を超えると
熱膨張係数が105×10^-7/℃未満となり、Mn−Znフェライ
ト用スライダー材料としては不適切となる。逆にCaOの
量が48モル％を越え、TiO₂量が52モル％より少ないとチ
タン酸カルシウム結晶相の粒成長を抑制することができ
ず、焼結性が著しく低下する。

また、本発明によれば、上記主成分100重量部に対し
てAl₂O₃を磁器中、0.01〜0.2重量部添加することにより
磁器の焼結性を向上することができる。しかしながらAl
₂O₃の量が0.01重量部未満では焼結性改善効果が発揮さ
れず、0.2重量部を越えると磁器メディアとの摺動性が
極端に低下する。これは、Al₂O₃が主成分や不純物との
反応によりチタン酸カルシウムと酸化チタンの結晶相以
外に不純物相が形成され、しかもこれらが粒界に偏析し
やすいために、磁器表面が不均一となるためと考えられ
る。

さらに本発明によれば、磁器の相対密度が98.5％以上
の高密度体であることが重要で、このことはポアが小さ
く、且つ少ないことを意味するものであり、この相対密
度が98.5％より低いと磁器の加工性や磁器メディアとの
摺動性が劣化するためである。

本発明によれば、上記の磁器の製造に当たっては、ま
ず主成分であるCa、Tiの各酸化物粉末、あるいは焼成に
より酸化物を精製する粉末を上記の割合になるように秤
量混合する。それと同時にAl₂O₃粉末やSiO₂,MgO,ZrO₂,B
aO,SrO等の酸化物粉末を適宜秤量混合する。

この時、混合手段としてAl₂O₃ボールによるミル混合
等を採用すると、ボールの摩耗により0.2重量％以上のA
l₂O₃が混入することから、Al₂O₃ボールの使用は極力避
けるべきで、プラスチックボール等混入しても焼成によ
り残存しない成分あるいは残存しても磁器の特性に影響
のない物質を選択すべきである。

混合した粉末は所望の成形手段、例えばプレス成形、
射出成形、押し出し成形等により成形した後に焼成す
る。

本発明における磁器組成は、焼結性に優れることから
1300乃至1425℃の大気中で普通焼成、あるいはホットプ
レス焼成することにより相対密度95％以上の磁器を得る
ことができるが、本発明によれば最終焼結体の相対密度
を98.5％以上にするために、上記の普通焼成やホットプ
レス焼成によって得られた磁器をさらに1100乃至1400℃
の温度で1000〜2000気圧のアルゴンや窒素等の不活性雰
囲気中で熱間静水圧焼成することが望ましい。

また、この熱間静水圧焼成によって磁器の色調等が焼
成時の雰囲気によって変色する場合があるがその場合
は、再度酸化性雰囲気で熱処理することにより色調を戻
すことができる。

このような方法により得られる磁器は、結晶相として
チタン酸カルシウムとルチル構造の酸化チタンが生成
し、この酸化チタンの存在によりチタン酸カルシウムの
粒成長が抑制され、微細な組織の磁器を得ることができ
る。よって磁器の結晶構造としてはチタン酸カルシウム
結晶粒の間に酸化チタンの微細な粒子が分散しているこ
とが望ましく、粒径としてはチタン酸カルシウムの平均
粒径が２〜６μｍ、酸化チタンが１〜２μｍの粒子とし
て分散していることが望ましい。このような粒径の制御
は焼成温度や原料粒径に依存し、特に原料粉末として酸
化チタン粉末の平均粒径が0.1〜0.3μｍの微細なものを
使用し、これに平均粒径が0.5〜2.0μｍの酸化カルシウ
ム粉末あるいはチタン酸カルシウム粉末を前述の割合に
なるように混合すればよい。

また、磁器中に存在するポアは、その径が小さく且つ
その個数が少ないことが重要で、そのポア平均径が５μ
ｍ以下であることが望ましいが、本発明の磁器において
はポア径５μｍ以上の個数は1.69mm²当たり２個以下と
非常に少なく、これにより優れた加工性と摺動性が得ら
れるのである。

以下、本発明を次の例で説明する。

（実施例）酸化カルシウム源として、平均粒径が２μｍの炭酸カ
ルシウムと平均粒径が0.3μｍのルチル型酸化チタン粉
末を用いて第１表に示す割合で秤量するとともに、これ
にAl₂O₃をはじめとする各種酸化物粉末を第１表の割合
で秤量し、これらをジルコニア製ボールを用いて湿式ボ
ールミル混合を行った。これを乾燥させ、乾燥後の原料
を1000〜1300℃で１〜２時間仮焼を行った。仮焼後の原
料を不純物の混入に抑えて平均粒径が1.5μｍ以下にな
るように微粉砕した。これにバインダーを加え造粒を行
った後に0.8〜2.0ton/cm²の圧力で成形した。その後125
0〜1400℃の大気中で焼成した後、さらに1200〜1300
℃、1000〜2000気圧で熱間静水圧焼成した。

得られた各磁器は、Ｘ線回折測定からチタン酸カルシ
ウムと酸化チタンから構成されていた。

得られた磁器に対して平均粒径、相対密度、40〜400
℃における熱膨張係数、ポア率、ビッカース硬度を測定
した。

なお、平均粒径は、得られた磁器を鏡面研磨後、エッ
チングし1500倍の走査顕微鏡写真を撮り、この写真上に
任意に8cmの直線を３本引きこの線上にある結晶粒の数
をＮとして次式平均結晶粒径（cm）＝８×３÷1500÷Ｎにより算出した。

また、磁器に対して加工性ならびに磁器メディアとの
摺動特性を次の方法で調べた。

加工性は平面研削盤を用いて、ダイヤモンドホイール
で深さ2mmの溝を加工した時にダイヤモンドホイールの
主軸に加わる最大負荷電力で加工性を評価した。この最
大負荷電力はその値が小さいほど加工性が良いことを意
味する。

摺動特性は、球面加工したスライダーに40gの荷重を
加え、磁気メディアを1.0m/secで走行した時にメディア
に傷を発生することなく走行したメディアの回転数で評
価した。なお、表中では100万回以下で水が発生したも
のに×、100万〜150万回のものに△、150万回以上のも
のに○を付けた。

結果は第１表に示した。

第１表によれば、CaO量が48モル％を越え、TiO₂量が5
2モル％を下回る試料No.1は焼結性が悪く、高密度体が
得られず、ポアの多い磁器となった。逆に、CaO量が40
モル％を下回る試料No.8ではAl₂O₃の添加にかかわら
ず、熱膨張係数が105×10^-7/℃を下回り、本発明の目的
が達成されない。CaO、TiO₂量が1:1比であり、Al₂O₃が
無添加の試料No.2では、試料No.1と同様に焼結性が悪く
満足すべき特性は得られない。

また、Al₂O₃を添加してもその量が0.2重量部を越える
試料No.9では、加工性等はある程度満足すべきものであ
ったが、磁器メディアとの摺動性が悪いことがわかっ
た。

これらの比較例に対して、本発明の磁器はいずれも優
れた特性を示した。具体的には、相対密度98.5％以上が
達成され、磁器のポアのその径は５μｍ以下と非常に小
さく、５μｍを越えるポアは殆ど存在せず、加工性に優
れるとともに、磁器メディアとの摺動性にも優れたもの
であった。

（発明の効果）以上詳述した通り、本発明の磁器組成物によれば、Ca
OおよびTiO₂を主成分とし、これらの焼結性を改善する
ためにAl₂O₃を必須とする焼結助剤を極微量添加しこれ
らを高密度に焼結することにより、助剤の添加により不
純物化合物の生成を極力抑制し、均質な組織を有すると
ともに105〜120×10^-7/℃の熱膨張係数を有し、高い強
度に優れた磁器を提供することができる。これによりMn
−Znフェライトをコアとする磁気ヘッド用スライダー等
への応用に際し、その加工性および磁気メディアとの摺
動特性等の特性を大きく向上することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−33059（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 35/42 - 35/49 G11B 5/10 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】CaをCaO換算で40〜48モル％と、TiをTiO₂
換算で52〜60モル％とからなる主成分と、該主成分100
重量部に対して、AlをAl₂O₃換算で0.01〜0.2重量部含有
するとともに、チタン酸カルシウムと酸化チタンの結晶
が存在し、相対密度が98.5％以上であり、かつ平均結晶
粒径が４μｍ以上であることを特徴とする磁気ヘッド用
磁器組成物。
【請求項２】主成分100重量部に対して、さらにMg、S
i、Zr、NbおよびSrから選ばれる少なくとも１種の金属
を酸化物換算で0.01〜1.0重量部含有することを特徴と
する請求項１記載の磁気ヘッド用磁器組成物。