JP2957228B2 - 磁気ヘッドスライダ - Google Patents

磁気ヘッドスライダ

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JP2957228B2 JP2119876A JP11987690A JP2957228B2 JP 2957228 B2 JP2957228 B2 JP 2957228B2 JP 2119876 A JP2119876 A JP 2119876A JP 11987690 A JP11987690 A JP 11987690A JP 2957228 B2 JP2957228 B2 JP 2957228B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気ヘッド用スライダの改良に係わり、詳し
くは、摺動耐久特性に優れたチタカル系スライダの提供
に関する。
〔従来の技術〕
従来から、磁気ヘッドスライダは、非磁性セラミック
構造部材(スライダ)をフェライト等の金属酸化物磁性
材料による磁気ヘッドコアに接合して、磁気ヘッドコア
の磁気メディアに対する接触摺動特性および摺動耐久特
性を改良するものとして知られている。
従って、この磁気ヘッドスライダのセラミック組成物
に対しては、一般的には、耐久性を中心とする次の特性
が要求されている。
第一に、使用するフェライトコアと熱膨張係数が近い
必要がある。
これは、両者の熱膨張係数を近ずけることで、両者の
接合部におけるクラックや歪の発生が防止できるからで
ある。
具体的な例としては、近年の高記録密度化に適した磁
気ヘッドコア材料であるMn−Zn系フェライトは熱膨張計
数が100℃〜500℃で100〜120×10-7/℃の範囲にあるの
で、スライダ用セラミックとしてはこのMn−Zn系フェラ
イトと熱膨張係数が近い通称チタカル系(チタン酸カル
シウム系、CaO−TiO2系、以下略)材料を主成分とする
セラミック組成物が多く用いられている。
第二に、摺動耐久特性が優れている必要がある。
これは、磁気ヘッドコアに対する磁気メディアの数億
回転を越える摺動によってもその特性を劣化させないよ
うにスライダで保護するためである。
具体的には、これらの特性はセラミック組成物の物理
的・機械的特性に依存し、充填率や結晶強度等によって
左右される。
第三に、セラミック組成物の機械加工性が良い必要が
ある。
これは、セラミック組成物をスライダに機械的に加工
する際に、スライダの欠けや摺動面の表面粗化や穴欠陥
等の発生を防止するためである。
これらは、磁気ヘッド及び磁気メディアの電磁変換特
性や信頼性に影響を与え、用いるセラミック組成物の品
質に大きく影響される。
例えば、穴欠陥の発生は、セラミック組成物そのもの
に含まれている場合と研磨加工時に発生する場合とがあ
り、各々の発生機構は異なっている。
上記のように、Mn−Zn系フェライトを磁気ヘッドコア
材として用いる磁気ヘッド用のスライダに用いるセラミ
ック組成物は、主成分をチタカル系材料として主成分の
熱膨張係数を合わせ、さらに、摺動耐久特性や機械加工
性も優れている。つまり結晶の機械的強度が高くかつ空
洞などの穴欠陥が少ない必要があり、従来から、以下の
ような工夫が為されていた。
第1に、チタカル系材料を主成分とするセラミック組
成物に種々な副成分を添加して、上記の摺動耐久特性や
加工性を改良する試みで、例えば、特公昭61−58429で
はMgOおよびZrO2を、また特公昭62−32153ではY2O3をそ
れぞれ添加して焼成体の緻密化を計っている。
上記例以外にも、Al2O3、SiO2、BaO、SrO等の副成分
を添加し、上記機械的強度や加工性を改善している例も
ある。
一般に、これらの添加物は、セラミック組成物の多結
晶セラミックを緻密化する働きがあるとされている。
これは、これらの添加物が主成分の素地との間に固溶
体を作り素地の結晶粒粗大化を防ぐためで、これには焼
成条件として結晶粒界を残しながら焼成を進めることが
重要であるとされている。
第2に、仮焼成後の粉砕粒径を微小化することで、同
じく特公昭2−32153にも見られるように、大きな穴欠
陥の減少には有効である。
第3に、焼成体への熱間静水圧プレス処理が知られ、
粉末成形などに応用されている。また近年、粉末原料を
用いて空洞の少ない焼成体を得る方法として、従来の乾
式プレス法に比べて多量の熱可塑性バインダーを用い、
100〜200℃で成形を行う粉末射出成形法が知られてい
る。該製造方法によれば、従来の乾式プレス法に比べて
粉末間の接触抵抗が小さいため比較的均質で、大きな空
洞の無い成形体を得ることができるとされている。
〔発明が解決しようとする課題〕
近年、磁気記憶装置における高記録密度化が著しく進
展し、磁気ヘッドに対しても、線記録密度を向上させる
目的から、磁気メディアとの密着性を高めて、電磁変換
における両者間の間隙損失を低下させる必要がある。
従って、この高記録密度用磁気ヘッド用のスライダに
対しても、従来以上に、摺動耐久特性や機械加工性が良
いことが要求されている。
しかしながら、これらの新しい高記録密度磁気ヘッド
用のスライダを、上記従来の技術によって作成しても、
メディアと磁気ヘッドとの相互の摺動面に傷が発生する
問題点が生じている。
これは、スライダの媒体摺動面の部分的な表面荒れや
穴欠陥或は部分的な欠けに起因すると考えられ、さらに
従来許容されていたかもしれないスライダ表面の粗さや
傷が、高記録密度磁気ヘッドでは問題とされるためとも
考えられる。
また、磁気ヘッドとメディアとの密着性を高めるため
に摺動面を従来以上に平滑化し接触圧も高く設定されて
いることに起因する。
これ等の問題点は、本質的にはスライダ用セラミック
組成物の摺動耐久特性と機械加工性が、高記録密度磁気
ヘッド用のスライダに要求される特性を満たしていない
ためで、例えば、従来の方法で得られた組成物には2〜
5μmの空洞が多々見られ、また表面の研磨面も粗く、
これらが摺動面で悪い作用をもたらしている。
これらの問題点に対して、第一にCaO、MgO、Al2O3、Z
rO2等の副成分を添加して特性を改善する試みは、高記
録密度磁気ヘッド用のスライダには、充分な効果が得ら
れなかった。
また、Al2O3、ZrO2等の酸化物の添加は、強度の低い
チタカル主成分素地中にこれらの添加元素が分散され
て、素地結晶を強化する働きがあるが、組成物中の空洞
の減少には効果がなく、むしろZrO2の場合には、焼成冷
却中に正方晶より単斜晶に体積膨張をともなう結晶変態
を起こすために脆くなり、研磨加工中に組成物が割れ易
くなる問題点を生じる。
第二に、仮焼成後に粉砕する粒径を従来よりさらに小
さくする試みも行ったが、過粉砕や分散不良による凝集
等の問題を起こし粉砕粒径だけでは解決が困難である。
さらに従来のMgOやCaO等の添加物は、活性なために微
細な径に粉砕すると分散が著しく困難で凝集を起こし易
く、そのうえ、混合工程および粉砕工程に水を使うと水
酸化物を容易に生成し易く、むしろ空洞の残留の原因と
なっている。
第3に、焼成時に焼成体への熱間静水圧プレス処理
は、チタカル系材料の焼成が常圧大気中で行われること
から、セラミック中に孤立した空洞の中のガスにより容
易に消滅させることはできない。
しかし、粉末射出成形では残留する空洞の除去には効
果的であるが、やはり、2μmを越える穴欠陥の発生が
みられ、成形方法だけで解決することは困難である。
以上のように、従来の技術によっては高記録密度磁気
ヘッド用のスライダとして、摺動耐久特性と機械加工性
を満足する磁気ヘッド用スライダを提供することが困難
である。
本発明の目的は、媒体摺動面の研磨面に1.5μm以上
の空洞欠陥がなくかつ摺動耐久特性に優れたチタカル系
磁気ヘッドスライダを提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、チタカル系主成分に、副添加物として2.0
〜4.0モル%のY2O3を含有する部分安定化ジルコニア
を、チタカル系主成分100重量部に対して0.5〜6.0重量
部加えた組成によって、前記課題を解決し、媒体摺動面
の研磨面における穴欠陥の径が1.5μmを越えない摺動
耐久特性に優れた磁気ヘッドスライダの提供を可能とし
た。
ここで、チタカル系主成分とは、CaO30〜50モル%、T
iO250〜70モル%の組成範囲よりなり熱膨張係数が100〜
120×10-7/℃の範囲にある組成物である。
また、ジルコニアに部分安定化をもたらすY2O3のドー
プ量は、2%以下では安定化せず5%以上では結晶強度
が低下する。
さらに、部分安定化ジルコニアの添加量は、多すぎる
と機械加工性が著しく困難となり、所望の形状を効率よ
く製造することが不可能となり、また少なすぎると上記
効果が得られない。
〔作用〕
従来の技術によるセラミック組成物が大きな穴欠陥を
有していたのは、従来の添加物が主成分結晶に固溶して
焼成温度を低下させる作用を有することから、成形体中
の空隙を外側に追い出す前に、結晶粒の粗大化を起こし
外部への空隙の逃げ道を閉ざしてしまうためと考えら
れ、この空隙の存在が組成物の摺動耐久性や機械的加工
性を劣化させていた。
本発明になるスライダのセラミック組成物は、添加さ
れた部分安定化ジルコニアが、チタカル系のCaTiO3やTi
O2等の結晶相から成る主成分素地粒径に対して充分に小
さいので、それらの周囲に細かく分散され、CaTiO3及び
TiO2等の境界に、それぞれ従来の添加物の固溶体より融
点の高い固溶体相を作り、この固溶体相が各相の結晶粒
の粗大化を妨ぎ、かつ空隙のない緻密な結晶を徐々に形
成する働きをする。
この作用は、ZrO2とY2O3とを上記主成分に同時に添加
しても効果は極めて少ない。
これは本発明では、添加副元素として、平均二次粒径
が0.3μmと著しく微細な部分安定化ジルコニアを用い
ているが、この部分安定化ジルコニアは化学的に比較的
安定なので微細にもかかわらず粉末射出成形有機バイン
ダーへ凝集せずに分散でき、主成分素地結晶の周囲へ均
一に分散でき、主成分素地結晶の部分的異常成長を抑制
する働きをする。
以下に、本発明の詳細を実施例に基づいて説明する。
〔実施例〕
(1) 本発明の実施例のためにCaCO3、TiO2、平均粒
径が0.3μmのY2O3添加部分安定化ZrO2を、また、比較
実施例のために市販のCaCO3、TiO2、MgO、Y2O3、及び粉
砕して平均粒径2μmとした電融ZrO2とを準備する。
(2) 表1に示す本発明および比較例の各組成になる
ように各成分を秤量し、これに蒸留水を加えて、ボール
ミルで混合し乾燥した後に、1000℃の焼成温度で大気中
2時間の仮焼成を行う。
(3) 仮焼した原料をボールミルによって平均粒径0.
7〜0.9μmの粉砕粉を、また、粒径の影響の比較例とし
て平均粒径1.88μm及び平均粒径0.45μmの粉砕粉をボ
ールミルの粉砕時間を変えて作成。
(4) これらの粉砕粉100重量部に対して粉末射出成
形用のバインダとしてEVA(エチレン−酢酸ビニル共重
合体)10重量部、APP(アタクチックポリプロピレン)
5重量部、パラフィンワックス5重量部およびDPF(ジ
ブチルフタレート)2重量部を添加し混合・混練りす
る。
(5) 射出成形機にてフロッピーヘッドスライダ形状
に成形し、脱バインダ後1270℃で大気中2時間の焼成を
行う。
(6) 得られた焼成体及び磁気ヘッドスライダ加工物
について表2に示す項目の特性の以下の測定を行う。
イ) 研磨面のSEM観察による結晶粒径測定、平均空洞
径測定 ロ) 相対密度測定(粉砕焼成粉を乾燥後に定容積膨張
法により測定) ハ) 熱膨張計数測定 ニ) 1000万回パステスト後のメディア傷及びヘッド摺
動面傷の測定 ここで、表1は本発明になるスライダの実施例のセラ
ミック組成物10種の各成分の組成割合と粉砕粒径を示す
表で、副添加物成分と粉砕粒径及び部分安定化ジルコニ
アの添加物等の影響を調べる比較例についても示され、
また、表2は表1の組成で得られたスライダの各種特性
を示す表で、表1の組成に対応させて示されている。
実施例の結果を示す表2から、本発明のY2O3添加部分
安定化ジルコニアを添加した組成のスライダは、結晶粒
径が微細で、焼成体に残留する空洞数が少なくかつその
径も小さく、かつ摺動耐久性に優れていることが明らか
となった。
また媒体摺動面の研磨工程で発生する研磨面組成物の
脱落による不良が大幅に低減し、そしてFDとの摺動テス
トに於いても、ディスク及びヘッド摺動面の損傷はみら
れなかった。
他方の比較例の組成においては、No.11及びNo.12の粉
砕粒径の影響は、大きすぎてもまた過度に粉砕しても大
きい空洞の発生があった。
同様に添加成分の比較例のMgO(No.14)及びMgOと部
分安定化ジルコニア(No.15)では、結晶粒径は減少し
たが粒界に2〜3μmの空洞が数多く観察され、FD中の
減摩材による条痕と表面粗化がみられた。
部分安定化ジルコニアではない電融ZrO2(No.13)の
比較例では、結晶粒の粗大化と大きな空洞が観られ、さ
らに、媒体摺動面の研磨加工工程で組成物の脱落部分も
観察できた。
同様に、電極ZrO2とY2O3を添加したNo.16の比較例で
は、電融ZrO2単独(No.13)と酷似した結果が得られ
た。
〔発明の効果〕
上記のように、本発明のスライダは、従来と比較して
摺動耐久性に優れているので、高記録密度磁気ヘッド用
のスライダの提供が可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗村 健治 埼玉県所沢市大字下富字武野840 シチ ズン時計株式会社技術研究所内 (72)発明者 中村 誠一 山梨県富士吉田市下吉田1 (72)発明者 星 政美 東京都田無市本町6丁目1番12号 シチ ズン時計株式会社田無製造所内 審査官 深草 祐一 (56)参考文献 特開 昭61−158864(JP,A) 特開 昭57−198578(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/42 - 35/49 G11B 5/60 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱膨張係数が100〜120×10-7/℃の範囲に
    あり、CaO30〜50モル%、TiO250〜70モル%の組成範囲
    にあるチタカル系主成分に副添加物を加えて特性を改良
    してなる磁気ヘッド用スライダにおいて、 前記副添加物として2.0〜4.0モル%のY2O3を含有する部
    分安定化ジルコニアを、前記チタカル系主成分100重量
    部に対して0.5〜6.0重量部加えて、媒体摺動面の研磨面
    における穴欠陥の径が1.5μmを越えないことを特徴と
    する磁気ヘッドスライダ。
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