JP3121979B2 - Non-magnetic ceramics for recording / reproducing head and method for producing the same - Google Patents

Non-magnetic ceramics for recording / reproducing head and method for producing the same

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JP3121979B2
JP3121979B2 JP06027807A JP2780794A JP3121979B2 JP 3121979 B2 JP3121979 B2 JP 3121979B2 JP 06027807 A JP06027807 A JP 06027807A JP 2780794 A JP2780794 A JP 2780794A JP 3121979 B2 JP3121979 B2 JP 3121979B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、薄膜磁気ヘッ
ド用セラミック基板、各種磁気ヘッド用スライダー、磁
気ヘッドのスペーサ、磁気記録用テープガイド等に使用
される記録再生ヘッド用非磁性セラミックスおよびその
製造方法に関するものであり、材料自体が大きな硬度、
ヤング率を有することから高い加工精度のヘッドを作製
でき、信頼性の優れた情報記録装置を提供できるととも
に、高密度化された記録媒体である記録ディスク及び記
録テープ等との摩擦力や吸着力が小さい記録再生ヘッド
用非磁性セラミックスおよびその製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-magnetic ceramic for a recording / reproducing head used for a ceramic substrate for a thin film magnetic head, a slider for various magnetic heads, a spacer for a magnetic head, a tape guide for magnetic recording, and the like. It is related to the manufacturing method, the material itself has a large hardness,
Since it has a Young's modulus, a head with high processing accuracy can be manufactured, and a highly reliable information recording device can be provided. In addition, frictional force and suction force with recording disks and recording tapes, which are high-density recording media, can be provided. And a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来技術】近年においては、磁気記録の高密度化は急
速な進歩を遂げているが、この高密度化に伴い、ハード
ディスク、8mmVTR、電子スチルカメラ、ビデオフ
ロッピィーやデジタルオーディオ等の高保磁力媒体の記
録再生用磁気ヘッドとして、従来のフェライト等を使用
した磁気ヘッドに代わって、磁性薄膜を利用した磁気記
録の高密度化に好適な薄膜ヘッドが注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, high-density magnetic recording has made rapid progress. However, with this high-density, high-coercivity media such as hard disks, 8 mm VTRs, electronic still cameras, video floppies and digital audio have been developed. As a recording / reproducing magnetic head, a thin film head suitable for increasing the density of magnetic recording using a magnetic thin film has attracted attention instead of a magnetic head using a conventional ferrite or the like.

【0003】磁性薄膜を利用した薄膜ヘッドは、例えば
以下のようにして作製される。先ず、直径6インチない
し直径3インチの基板の表面にアルミナのスパッタ膜を
絶縁膜として形成した後、このアルミナ膜の上面にリソ
グラフィ技術を用い数千個のトランスデューサを形成す
る。トランスデューサを形成した基板上に再び絶縁性ア
ルミナ膜を形成する。そして、スライダーとしての研磨
代を考慮して、基板から個々の磁気ヘッドを切り出すこ
とにより得られる。個々の薄膜ヘッドを含むバー材を切
り出した後、そのバー材の一面が摺動面として研磨加工
される。
[0003] A thin film head using a magnetic thin film is manufactured, for example, as follows. First, after an alumina sputtered film is formed as an insulating film on the surface of a substrate having a diameter of 6 inches to 3 inches, thousands of transducers are formed on the upper surface of the alumina film by using a lithography technique. An insulating alumina film is formed again on the substrate on which the transducer has been formed. The magnetic head is obtained by cutting individual magnetic heads from the substrate in consideration of the polishing allowance as a slider. After cutting out the bar material including the individual thin film heads, one surface of the bar material is polished as a sliding surface.

【0004】ところで、近年では、ウインチェスター型
の磁気ヘッドの記録密度の向上と共に、ディスク表面か
らの磁気ヘッドの浮上量はサブミクロン以下と小さくな
りつつあるが、磁気ディスクの内周及び外周における周
速の違いからスライダーの浮上量が変化する。この浮上
量の変化を小さくするために、浮上面に従来の正圧部を
設けるだけでなく、摺動面の一部に微小な溝(凹部)を
形成して負圧部を形成し、ディスクの内外周でヘッドの
浮上量を一定化することが提案されている。
In recent years, as the recording density of a Winchester-type magnetic head has been improved, the flying height of the magnetic head from the disk surface has been reduced to submicron or less. The flying height of the slider changes from the difference. In order to reduce the change in the flying height, not only the conventional positive pressure portion is provided on the air bearing surface, but also a minute groove (recess) is formed on a part of the sliding surface to form a negative pressure portion. It has been proposed to stabilize the flying height of the head between the inner and outer circumferences.

【0005】従って、上記のような理由から、基板から
切り出されたバー材の一面である摺動面を研磨した後、
この摺動面に溝(凹部)を形成する。この溝は、一般的
には機械加工されるが、その他数μmの溝を有する負圧
スライダーを形成する場合はイオンビームによるミリン
グ、反応性イオンミリング、ケミカルエッチング等で加
工される。
[0005] Therefore, for the above reason, after polishing the sliding surface, which is one surface of the bar material cut out from the substrate,
A groove (recess) is formed on this sliding surface. This groove is generally machined. However, when a negative pressure slider having a groove of several μm is formed, milling by an ion beam, reactive ion milling, chemical etching, or the like is performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする問題点】従来の薄膜ヘッドで
は、上記切り出し加工の際にスライダー用バー材に長さ
50mm当たり数ミクロンの反りが生じ、摺動面にある
磁気ギャップデプス(スロートハイト)の変化も数ミク
ロンとなるものの、再生記録に関する電気特性への影響
は少なかった。
In the conventional thin film head, a warp of several microns per 50 mm in length is generated in the slider bar during the above-mentioned cutting, and the magnetic gap depth (throat height) on the sliding surface is generated. Although the change of the thickness was also several microns, the influence on the electrical characteristics related to the read / write was small.

【0007】しかしながら、さらに高密度記録用の磁気
ヘッドでは、この反りによるギャップデプスのばらつき
は電気特性の低下の原因となる。そのため、スライダー
用バー材を切り出した状態での反りは長さ50mm当た
りサブミクロン以下が必要となる。高密度記録用の磁気
ヘッド等には、従来スライダー材料としてアルミナ・炭
化チタン系材料が使用されているが、この材料系では、
スライダー用バー材を切りだした状態での反りをある程
度小さくすることはできるが、ダイヤモンド砥石による
切断加工時の負荷が大きく、短時間で精度良く切断加工
することが困難であるとの問題があった。
However, in magnetic heads for high-density recording, variations in gap depth due to the warpage cause a decrease in electrical characteristics. Therefore, the warpage in the state where the slider bar material is cut out needs to be submicron or less per 50 mm length. For magnetic heads for high-density recording, etc., alumina / titanium carbide-based materials have conventionally been used as slider materials.
Although the warpage of the slider bar material cut can be reduced to some extent, the load at the time of cutting with a diamond grindstone is large, and there is a problem that it is difficult to cut accurately in a short time. Was.

【0008】更に、スライダー用バー材に溝を形成する
際には、イオンミリング等で摺動面の微細加工をする必
要もあるが、量産および精度という観点から、加工時間
と加工面の均一性は製造上重要な特性である。しかし、
従来のアルミナ・炭化チタン複合材料ではイオンミリン
グによる時間当たり加工量が小さく、イオンミリング後
の加工面の凹凸も大きいという問題があった。即ち、近
年においてはイオンミリングによる加工速度が大きく、
加工面凹凸の小さな材料が要求されている。
Further, when forming grooves in the slider bar material, it is necessary to finely process the sliding surface by ion milling or the like. However, from the viewpoint of mass production and accuracy, the processing time and the uniformity of the processed surface are required. Is an important characteristic in manufacturing. But,
The conventional alumina / titanium carbide composite material has a problem that the amount of processing per unit time by ion milling is small, and that the processed surface after ion milling has large irregularities. That is, in recent years, the processing speed by ion milling is high,
There is a demand for a material having a small unevenness on the processing surface.

【0009】また、従来のアルミナ・炭化チタンからな
る薄膜ヘッド用スライダー材料では、ディスクとの吸着
力や摩擦力が大きく、ヘッドクラシュ等の故障の原因と
なり情報記録装置の信頼性を著しく低下させるという問
題があった。磁気ヘッドの信頼性を高める為にも、磁気
ヘッドとディスクの間に発生する摩擦力や吸着力の小さ
な、摺動特性の優れた材料が要求されていた。
In addition, the conventional slider material for a thin film head made of alumina and titanium carbide has a large attraction force and frictional force with a disk, causing a head crash or the like, and significantly reducing the reliability of an information recording apparatus. There was a problem. In order to enhance the reliability of the magnetic head, a material having a small frictional force and an attractive force generated between the magnetic head and the disk and having excellent sliding characteristics has been required.

【0010】このような記録ディスクと記録または及び
再生ヘッドとの摩擦力や吸着力を軽減するために、ヘッ
ドの浮上面にクラウン等を形成して吸着力を軽減するこ
とが提案されているが、このクラウンの大きさは数ナノ
メータであり、これを精度良く作製するには加工治具、
装置の高精度化等が必要であり、この点から安価なヘッ
ドの量産を困難なものとしていた。
In order to reduce the frictional force and the attraction between the recording disk and the recording or reproducing head, it has been proposed to form a crown or the like on the flying surface of the head to reduce the attraction. However, the size of this crown is several nanometers.
It is necessary to increase the precision of the apparatus, and this has made mass production of inexpensive heads difficult.

【0011】本発明は、ダイヤモンド砥石等による研削
加工の変形を抑制できるとともに、精密加工が可能で研
削加工時の負荷が小さく、イオンミリング等による微細
加工において時間当たりの加工量が大きく、加工後の凹
凸も小さく、さらに、ディスクとの吸着力や摩擦力が小
さく摺動性に優れた非磁性セラミックスおよびその製造
方法を提供することを目的とする。
According to the present invention, deformation of grinding by a diamond grindstone or the like can be suppressed, precision processing can be performed, the load at the time of grinding is small, and the amount of processing per minute in fine processing by ion milling or the like is large. It is an object of the present invention to provide a non-magnetic ceramic having a small unevenness, a small attraction force and a low frictional force with a disk, and excellent slidability, and a method for producing the same.

【0012】[0012]

【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記の問
題点に対して検討した結果、ヘッド用非磁性材料では、
材料自体のヤング率を大きくすることにより、スライダ
ー用バー材の加工時の変形を抑制することができるこ
と、また、記録再生ヘッド用非磁性セラミックスを、炭
化珪素を43〜95体積%と、アルミナ5〜57体積%
とから構成され、ヤング率を400GPa以上とするこ
とにより、精密加工が可能で、研削加工負荷が小さく、
イオンミリングによる加工速度が大きく、微細加工面に
おける凹凸も小さく、ディスクとの吸着力や摩擦力が小
さく摺動特性に優れた材料を得ることができることを見
出し、本発明に至った。
Means for Solving the Problems The present inventor has studied the above problems, and as a result, in the non-magnetic material for the head,
By increasing the Young's modulus of the material itself, deformation during processing of the slider bar material can be suppressed. The non-magnetic ceramic for the recording / reproducing head is made of 43 to 95% by volume of silicon carbide, ~ 57 % by volume
By setting the Young's modulus to 400 GPa or more , precision processing is possible, and the grinding load is small.
The present inventors have found that a processing speed by ion milling is high, irregularities on a finely processed surface are small, and a material having a small attraction force and frictional force with a disk and excellent in sliding characteristics can be obtained, and the present invention has been achieved.

【0013】即ち、本発明の非磁性セラミックスは、炭
化珪素を43〜95体積%と、アルミナを5〜57体積
%とからなり、ヤング率が400GPa以上であるもの
で、炭化珪素を43〜95体積%と、アルミナを5〜
体積%とからなる主成分と、この主成分100重量部
に対して、ジルコニアを0.1〜5重量部含有し、ヤン
グ率が400GPa以上であることが望ましい。この非
磁性セラミックスは、原料の平均粒径が1μm以下の炭
化珪素を43〜95体積%、平均粒径が0.2〜1μm
アルミナを5〜57体積%含有する混合粉末、または
この混合粉末の成形体、或いは混合粉末の焼結体をホッ
トプレスまたは熱間静水圧処理することにより作製され
る。
[0013] That is, the non-magnetic ceramic of the present invention comprises a silicon carbide 43 to 95 vol%, and the alumina 5-57% by volume, but the Young's modulus is not less than 400 GPa, the silicon carbide 43-95 and volume%, alumina 5-5
A main component consisting of 7% by volume, relative to the 100 parts by weight of the main component, zirconia containing 0.1 to 5 parts by weight, Yan
It is desirable that the switching rate be 400 GPa or more . This non-magnetic ceramic contains 43 to 95% by volume of silicon carbide having an average particle diameter of 1 μm or less as a raw material, and has an average particle diameter of 0.2 to 1 μm.
It is produced by hot pressing or hot isostatic pressing a mixed powder containing 5 to 57 % by volume of alumina, a compact of this mixed powder, or a sintered body of the mixed powder.

【0014】ここで、炭化珪素およびアルミナを上記の
比率に限定したのは、炭化珪素が43体積%よりも少な
いと(アルミナが57体積%よりも多いと)、ヤング率
が400GPa以下となり、スライダーの浮上面を精度
良く平面に加工することが困難となるからである。また
炭化珪素が95体積%を越えると(アルミナが5体積%
よりも少なくなると)、焼結体の緻密化が困難になるか
らである。特に、高ヤング率という点から、炭化珪素は
43〜95体積%、アルミナは5〜57体積%含有する
ことが望ましく、緻密化という点から、炭化珪素は43
〜60体積%、アルミナは57〜40体積%含有するこ
とが望ましい。
Here, the reason why silicon carbide and alumina are limited to the above ratios is that when silicon carbide is less than 43 % by volume (alumina is more than 57 % by volume), the Young's modulus becomes 400 GPa or less, This is because it is difficult to accurately process the air bearing surface into a flat surface. When silicon carbide exceeds 95% by volume (alumina is 5% by volume)
This is because it becomes difficult to densify the sintered body. In particular, from the viewpoint of high Young's modulus, it is desirable that silicon carbide contains 43 to 95% by volume and alumina contains 5 to 57% by volume. From the viewpoint of densification, silicon carbide contains 43 to 95% by volume.
60 vol%, alumina desirably contains 57 to 40 vol%.

【0015】そして、本発明の非磁性セラミックスは、
炭化珪素とアルミナからなる主成分100重量部に対し
て、ジルコニアを0.1〜5重量部含有することが望ま
しいが、これは、ジルコニアを添加することで機械加工
時のチッピング特性を改善し、平坦な摺動面を得ること
ができるからである。ここで、主成分に対してジルコニ
アを0.1〜5重量部含有したのは、ジルコニアが0.
1重量部よりも少ない場合には、ダイヤモンドホイール
による加工、或いは溝加工で作製したエッジ部が欠け易
く、5重量部よりも多い場合には、材料のヤング率が低
下する傾向にありり好ましくないからである。炭化珪素
とアルミナからなる主成分100重量部に対するジルコ
ニア量は、耐チッピング特性という点からは3〜5重量
部、さらには高ヤング率という点からは0.1〜3重量
部含有することが望ましい。
The non-magnetic ceramic of the present invention is
It is desirable to contain 0.1 to 5 parts by weight of zirconia with respect to 100 parts by weight of the main component consisting of silicon carbide and alumina, but this improves chipping characteristics during machining by adding zirconia, This is because a flat sliding surface can be obtained. Here, the reason that zirconia is contained in an amount of 0.1 to 5 parts by weight with respect to the main component is that zirconia is 0.1% by weight.
When the amount is less than 1 part by weight, the edge portion formed by diamond wheel processing or groove processing is easily chipped, and when the amount is more than 5 parts by weight, the Young's modulus of the material tends to decrease, which is not preferable. Because. The amount of zirconia based on 100 parts by weight of the main component consisting of silicon carbide and alumina is preferably 3 to 5 parts by weight from the viewpoint of chipping resistance and 0.1 to 3 parts by weight from the viewpoint of high Young's modulus. .

【0016】また、本発明の非磁性セラミックスは、ヤ
ング率は410GPa以上であることが望ましい。ヤン
グ率は410GPaよりも少ない場合には、例えば、ス
ライダー用バー材の切り出し等の加工時の変形が大きく
なる傾向があるからである。
The non-magnetic ceramic of the present invention preferably has a Young's modulus of 410 GPa or more. This is because when the Young's modulus is less than 410 GPa, for example, the deformation during processing such as cutting out the slider bar material tends to increase.

【0017】このヤング率は420GPa以上であるこ
とが特に望ましい。
It is particularly desirable that the Young's modulus is 420 GPa or more.

【0018】本発明の非磁性セラミックスは、アルミナ
と炭化珪素を主成分とするものであるが、ジルコニアの
他、ムライトを含有しても良い。
The nonmagnetic ceramic of the present invention contains alumina and silicon carbide as main components, but may contain mullite in addition to zirconia.

【0019】本発明の非磁性セラミックスでは、例え
ば、原料の平均粒径が1μm以下(マイクロトラックに
よる50%粒径、ここで、マイクロトラックによる50
%粒径とは粒径と積算体積分率のグラフにおいて、積算
体積分率50%となる粒径をいう)の炭化珪素とアルミ
ナを含有する混合粉末をホットプレスまたは熱間静水圧
処理(HIP)したり、前記混合粉末の成形体をホット
プレスまたは熱間静水圧処理したり、前記混合粉末を上
記のようにして成形、焼成した焼結体をホットプレスま
たは熱間静水圧処理したりすることにより得られる。こ
れらの中でも特に真空焼成炉、酸化雰囲気焼成炉等によ
り作製した予備焼結体を熱間静水圧処理することが望ま
しい。
In the non-magnetic ceramic of the present invention, for example, the average particle diameter of the raw material is 1 μm or less (50% particle diameter by Microtrack, here 50% by Microtrack).
% Particle diameter is a particle diameter and an integrated volume fraction in a graph of 50% of an integrated volume fraction) of a mixed powder containing silicon carbide and alumina in a hot press or hot isostatic pressure treatment (HIP). Or hot pressing or hot isostatic pressing of the compact of the mixed powder, or hot pressing or hot isostatic pressing of the sintered compact formed and fired as described above. It can be obtained by: Of these, it is particularly desirable to subject the pre-sintered body produced by a vacuum firing furnace, an oxidizing atmosphere firing furnace, or the like to hot isostatic pressure treatment.

【0020】尚、炭化珪素の原料の平均粒径を1μm以
下としたのは、1μmよりも大きいと焼結温度が高くな
るため、アルミナ結晶の粒径が大きくなり、焼結体中に
ポアが残存し、これを除去することが困難となるからで
ある。また、焼結体が緻密化されてもイオンミリングに
より微細加工した加工面の表面粗さRaが100nm以
上と大きくなり、例えばスライダー材料として適切でな
いからである。この炭化珪素の原料粒径は0.3μm以
下であることが望ましい。
The reason why the average particle size of the silicon carbide raw material is set to 1 μm or less is that if the average particle size is larger than 1 μm, the sintering temperature becomes high, so that the particle size of the alumina crystal becomes large and pores are formed in the sintered body. This is because it remains and it is difficult to remove it. Further, even if the sintered body is densified, the surface roughness Ra of the processed surface finely processed by ion milling becomes as large as 100 nm or more, which is not suitable as a slider material, for example. It is desirable that the raw material particle size of this silicon carbide is 0.3 μm or less.

【0021】アルミナの原料の平均粒径は、標準的なも
のが使用されるが、一般には0.2〜1μmである。ま
た、焼成するにホットプレスまたは熱間静水圧処理を採
用するのは、焼結体中の1μm以上のポアを除去できる
からである。ホットプレス処理はカーボン型において圧
力100〜500kgf/cm2 、1700〜2000
℃で0.5〜2時間行い、熱間静水圧処理は、アルゴン
または窒素雰囲気において圧力500〜2000kgf
/cm2 、1550〜1900℃で1時間行うのが適当
である。
The average particle size of the alumina raw material is a standard one, but is generally 0.2 to 1 μm. In addition, hot pressing or hot isostatic pressure treatment is used for firing because pores of 1 μm or more in the sintered body can be removed. Hot pressing is performed in a carbon mold at a pressure of 100 to 500 kgf / cm 2 , 1700 to 2000 kg.
C. for 0.5 to 2 hours and hot isostatic pressure treatment in an argon or nitrogen atmosphere at a pressure of 500 to 2000 kgf.
It is suitably performed at 1550-1900 ° C./cm 2 for 1 hour.

【0022】[0022]

【作用】スライダーの浮上面を鏡面加工する際、ディス
クに対面する浮上面の平坦度はその浮上量の低下に従い
厳しくコントロールする必要が生じている。図1に、鏡
面加工時にワークに荷重をかけた状態でのワークの変形
量を有限要素法で計算した模式図を示す。このような状
態は、ワーク固定治具に、例えば接着剤で固定した場
合、接着剤の効果により端部にfの力が作用する。尚、
ワーク形状は4mm×1.3mm×2.5mmであり、
荷重を1.0kgfとした。そして、ヤング率が130
00kgf/mm2 、25000kgf/mm2 、40
000kgf/mm2 と異なる材料についてそれぞれ計
算した結果、ワークの変形量Δxは2.19×10-4
m、1.14×10-4mm、7.13×10-5mmであ
り、ヤング率が大きい程変形が小さくなることが判る。
When the flying surface of the slider is mirror-finished, the flatness of the flying surface facing the disk needs to be strictly controlled in accordance with a decrease in the flying height. FIG. 1 shows a schematic diagram in which the amount of deformation of a work in a state where a load is applied to the work during mirror polishing is calculated by the finite element method. In such a state, when the work fixing jig is fixed with, for example, an adhesive, a force of f acts on the end portion due to the effect of the adhesive. still,
The work shape is 4mm x 1.3mm x 2.5mm,
The load was 1.0 kgf. And the Young's modulus is 130
00 kgf / mm 2 , 25000 kgf / mm 2 , 40
As a result of calculation for materials different from 000 kgf / mm 2 , the deformation amount Δx of the work was 2.19 × 10 −4 m.
m, 1.14 × 10 −4 mm and 7.13 × 10 −5 mm, and it can be seen that the deformation becomes smaller as the Young's modulus increases.

【0023】そこで、これより、ヤング率の大きな材料
ほど変形が少なく平面度の良い面に加工できることが判
る。そこでヤング率の大きいアルミナを主成分とし、こ
のアルミナ中に摺動特性の優れた炭化珪素を均一に分散
させることで、高いヤング率を有する非磁性セラミック
スを作製することができる。このように大きなヤング率
を得るために焼成条件と原料を厳選することで従来緻密
化が困難であった、記録再生ヘッド用の炭化珪素・アル
ミナコンポジット材料を作製できる。
Accordingly, it is understood from this that a material having a higher Young's modulus can be processed into a surface having less deformation and a better flatness. Therefore, non-magnetic ceramics having a high Young's modulus can be manufactured by using alumina having a large Young's modulus as a main component and uniformly dispersing silicon carbide having excellent sliding properties in the alumina. By carefully selecting the firing conditions and raw materials to obtain such a large Young's modulus, a silicon carbide / alumina composite material for a recording / reproducing head, which has conventionally been difficult to densify, can be produced.

【0024】本発明の記録再生ヘッド用非磁性セラミッ
クスは、ヤング率の高いアルミナに対して摺動特性の優
れたSiCを分散させることにより、材料自体のヤング
率を向上し、ダイヤモンド砥石等による研削加工時の変
形を抑制することが可能となるとともに、精密加工が可
能で研削加工時の負荷を小さくし、イオンミリングによ
る加工速度が大きく、加工後の凹凸も小さく、さらに、
ディスクとの摩擦力や吸着力を小さくすることが可能と
なる。
The non-magnetic ceramic for a recording / reproducing head according to the present invention improves the Young's modulus of the material itself by dispersing SiC having excellent sliding characteristics in alumina having a high Young's modulus, and grinds the material with a diamond grindstone or the like. In addition to suppressing deformation during processing, precision processing is possible and the load during grinding is reduced, the processing speed by ion milling is large, unevenness after processing is small, and
It is possible to reduce the frictional force and the attraction force with the disk.

【0025】また、上記炭化珪素とアルミナからなる主
成分に対してジルコニアを含有させることにより、機械
加工時のチッピング特性を改善し、加工後の表面粗さを
向上することが可能となる。
Further, by adding zirconia to the main component consisting of silicon carbide and alumina, it is possible to improve the chipping characteristics at the time of machining and to improve the surface roughness after machining.

【0026】[0026]

【実施例】【Example】

実施例1 平均粒径0.4μmの炭化珪素原料粉末と、平均粒径
0.2μmのアルミナ原料粉末を、焼結体の組成が表1
となるように秤量し、アルミナボールを媒体として粉砕
混合した。尚、平均粒径は、マイクロトラックによる5
0%粒径である。
Example 1 A silicon carbide raw material powder having an average particle size of 0.4 μm and an alumina raw material powder having an average particle size of 0.2 μm
And crushed and mixed using alumina balls as a medium. Incidentally, the average particle size is 5 according to Microtrack.
0% particle size.

【0027】混合した原料粉末を乾燥し、40メッシュ
を通し整粒した後、カーボン型に充填し350kgf/
cm2 の加圧力を加え、1800℃で0.5時間ホット
プレス処理した。焼結体の特性を表1に示す。
The mixed raw material powder is dried, passed through a 40 mesh and sized, and then filled in a carbon mold to obtain a powder of 350 kgf /
A pressing force of 1 cm 2 was applied and hot pressing was performed at 1800 ° C. for 0.5 hour. Table 1 shows the characteristics of the sintered body.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】ここで、密度はアルキメデス法を使い、硬
度はAVK((株)明石製作所製)の硬度計を使い測定
した。測定条件はビッカース圧子により荷重20kgf
を15秒間加えた後、その圧子による圧痕の大きさから
測定した。強度は3mm×4mmの断面を有する試験片
を作製し、30mmのスパンで3点曲げ試験法により測
定した。この時のヘッドのスピードを0.5mm/mi
nとした。ヤング率は強度測定と同じ形状のサンプルを
作製し、3点曲げで荷重を加え、その変形量と荷重値の
傾きから測定した。ポアの有無は1μmのダイヤモンド
砥粒を使い研磨した後、走査型電子顕微鏡で研磨面を観
察し1μm以上のポアの有無を観察した。
Here, the density was measured by the Archimedes method, and the hardness was measured by using a hardness meter of AVK (manufactured by Akashi Seisakusho). The measurement condition is 20kgf load with Vickers indenter
Was added for 15 seconds, and then measured from the size of the indentation by the indenter. The strength was measured by preparing a test piece having a cross section of 3 mm × 4 mm, and measuring the strength by a three-point bending test method with a span of 30 mm. The head speed at this time is 0.5 mm / mi.
n. The Young's modulus was measured by preparing a sample having the same shape as the strength measurement, applying a load by three-point bending, and measuring the amount of deformation and the slope of the load value. The presence or absence of pores was determined by polishing using a 1 μm diamond abrasive grain, and then observing the polished surface with a scanning electron microscope to determine the presence or absence of pores of 1 μm or more.

【0030】次に試料をカウフマン型ミラトロン(コモ
ンウェルス社製)のアルゴンソース源を使いミリング加
工し、ミリング速度およびミリング面粗度を求めた。加
速電圧は800Vとし、試料の加工面の法線と45度と
なる角度からアルゴンビームを照射した。比較のために
アルミナ・炭化チタンコンポジット材料(TF700
H)を同時にミリング加工した。表面粗さはデジタルイ
ンスツルメンツ社製のナノスコープ2原子間力顕微鏡
(AFM)を使用した。AFMにはオリンパス(株)で
製造した窒化珪素製の探針先端曲率R10〜30nmの
探針を使用した。また、この測定視野は10μm角とし
た。ミリング速度は表面粗さ計を使い、ミリングした面
とカバーした面の段差を測定することで測定した。
Next, the sample was subjected to milling using an argon source of a Kauffman-type Miratron (manufactured by Commonwealth), and the milling speed and milling surface roughness were determined. The acceleration voltage was 800 V, and an argon beam was applied from an angle of 45 degrees with the normal to the processed surface of the sample. For comparison, an alumina-titanium carbide composite material (TF700
H) was simultaneously milled. The surface roughness used a Nanoscope 2 atomic force microscope (AFM) manufactured by Digital Instruments. For the AFM, a probe made of silicon nitride manufactured by Olympus Corporation and having a tip curvature R of 10 to 30 nm was used. The measurement visual field was 10 μm square. The milling speed was measured by measuring the step between the milled surface and the covered surface using a surface roughness meter.

【0031】この表1より、本発明の非磁性セラミック
ス(試料No.2〜11)は、ヤング率が400GPa以
上であり、焼結体中には1μm以上のポアが存在せず、
ミリング速度も110A/min以上であり、しかもミ
リング面粗度Raも68以下と良好な特性を有している
ことが判る。これに対して、従来のアルミナ・炭化チタ
ンコンポジット材料(試料No.13)では、ヤング率が
398GPaと高いが、加工時の負荷が大きく、ミリン
グ速度も遅く、ミリング面粗さRaが大きいことが判
る。
According to Table 1, the nonmagnetic ceramics of the present invention (samples Nos. 2 to 11) have a Young's modulus of 400 GPa or more, and no pores of 1 μm or more exist in the sintered body.
It can be seen that the milling speed is 110 A / min or more and the milling surface roughness Ra is 68 or less, which is a good characteristic. On the other hand, the conventional alumina-titanium carbide composite material (sample No. 13) has a high Young's modulus of 398 GPa, but has a large processing load, a low milling speed, and a large milling surface roughness Ra. I understand.

【0032】次に、表1のNo.2〜11の試料とNo.1
3の材料を1.6×2.2×0.9mmのサイズの2本
レールを有するスライダー形状に作製し、榛名通信
(株)製のCSSテスタ−を使い、CSS回数とメディ
アのダメージ、ヘッドダメージを評価する試験を行っ
た。試験方法は、ディスク上にスライダーを摺動させる
ことにより行い、ディスクの最大回転速度を3600r
pmとし、停止時から3600rpmとなる時間を5秒
間とし、3600rpmで3秒間保持した後、5秒後に
停止し、この停止状態を5秒間保持し、これら一連の動
作をCSS回数1回とした。その結果、No.13の材料
は30000回でディスク或いはヘッドにダメージを生
じるのに対し、本発明の試料No.2〜11のコンポジッ
ト材料は30000回でもダメージがなく優れた摺動特
性を示すことが判明した。
Next, samples Nos. 2 to 11 in Table 1 and No. 1
Material No. 3 was made into a slider shape having two rails of 1.6 × 2.2 × 0.9 mm in size, and using a CSS tester manufactured by Haruna Tsushin Co., Ltd. A test was performed to evaluate the damage. The test was performed by sliding a slider over the disk, and the maximum rotational speed of the disk was set to 3600 r.
pm, 3600 rpm from the time of the stop was 5 seconds, and held at 3600 rpm for 3 seconds, stopped after 5 seconds, this stopped state was held for 5 seconds, and a series of these operations was performed once CSS times. As a result, the material No. 13 causes damage to the disk or head after 30,000 times, whereas the composite materials Nos. 2 to 11 of the present invention show excellent sliding characteristics without damage even after 30,000 times. There was found.

【0033】実施例2 平均粒径1.0μmの炭化珪素原料粉末と、平均粒径
0.2μmのアルミナ原料粉末を、焼結体の組成が表2
となるように秤量し、アルミナボールを媒体として粉砕
混合した後、1ton/cm2 の加圧力で成形し、10
00℃で2時間予備焼成した。予備焼成体を1700℃
で2000気圧の圧力を加え1時間熱間静水圧処理し
た。焼結体の特性、ミリング速度及び表面粗さを実施例
1と同様にして測定し、その結果を表2に記す。
Example 2 A silicon carbide raw material powder having an average particle size of 1.0 μm and an alumina raw material powder having an average particle size of 0.2 μm
And then pulverized and mixed using alumina balls as a medium, then molded at a pressure of 1 ton / cm 2 and
Pre-baking was performed at 00 ° C. for 2 hours. Pre-fired body at 1700 ° C
And a hot isostatic pressure treatment for 1 hour. The properties, milling speed and surface roughness of the sintered body were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】この表2より、本発明の試料No.14〜2
0ではヤング率が大きく、焼結体中には1μm以上のポ
アが存在せず、ミリング速度も大きく、ミリング面粗度
も良好な特性を有していることが判る。また、実施例1
と同様にして摺動特性を調べたところ、試料No.14〜
20では、CSS回数が30000回でもディスクやヘ
ッドにおけるダメージがなく、優れた摺動特性を示すこ
とを確認した。
According to Table 2, the samples Nos. 14 to 2 of the present invention were obtained.
At 0, the Young's modulus is large, no pores of 1 μm or more are present in the sintered body, the milling speed is high, and the milled surface roughness has good characteristics. Example 1
When the sliding characteristics were examined in the same manner as in
In No. 20, it was confirmed that even if the number of CSSs was 30,000, there was no damage on the disk or the head, and that excellent sliding characteristics were exhibited.

【0036】実施例3 実施例1の表1の組成の原料を1ton/cm2 の加圧
力で成形し、1000℃で2時間予備焼成した。予備焼
成体を1700℃で2000気圧の圧力を加え1時間熱
間静水圧処理した。焼結体の特性、ミリング速度及び表
面粗さを実施例1と同様にして測定し、その結果を表3
に記す。
Example 3 A raw material having the composition shown in Table 1 of Example 1 was molded at a pressure of 1 ton / cm 2 , and was prefired at 1000 ° C. for 2 hours. The prefired body was subjected to hot isostatic pressure treatment at 1700 ° C. at a pressure of 2000 atm for 1 hour. The properties, milling speed and surface roughness of the sintered body were measured in the same manner as in Example 1, and the results were shown in Table 3.
It writes in.

【0037】[0037]

【表3】 [Table 3]

【0038】この表3より、熱間静水圧処理した場合で
も、ヤング率が410GPa以上であり、焼結体中には
1μm以上のポアが存在せず、ミリング速度も110A
/min以上であり、しかもミリング面粗度も良好な特
性を有していることが判る。
From Table 3, it can be seen that even when hot isostatic pressure treatment is performed, the Young's modulus is 410 GPa or more, no pores of 1 μm or more exist in the sintered body, and the milling speed is 110 A.
/ Min or more, and the milling surface roughness also has good characteristics.

【0039】また、実施例1と同様にして摺動特性を調
べたところ、試料No.23〜30では、CSS回数が3
0000回でもディスクやヘッドにおけるダメージがな
く、優れた摺動特性を示すことを確認した。
Further, when the sliding characteristics were examined in the same manner as in Example 1, the number of CSSs was 3 in Sample Nos. 23 to 30.
It was confirmed that there was no damage to the disk or the head even after 0000 times, and that the sample exhibited excellent sliding characteristics.

【0040】比較例 表1のNo.8の組成で炭化珪素粉末として平均粒径
1.5μmの原料と、アルミナとして0.5μmの原料
をアルミナボールを媒体として粉砕混合し、実施例1と
同様にして焼成した。焼結体には1μm以上のポアがあ
り、また、実施例1と同様の摺動試験を行った結果、C
SS回数を300回行うとディスクにダメージを生じ
た。
Comparative Example A raw material having an average particle size of 1.5 μm as a silicon carbide powder having a composition of 8 and a raw material of 0.5 μm as an alumina were pulverized and mixed using alumina balls as a medium, and fired in the same manner as in Example 1. The sintered body had pores of 1 μm or more, and the same sliding test as in Example 1 was carried out.
When the number of SS was 300, the disk was damaged.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明の非磁性セラミックスでは、材料
自体のヤング率を高くすることができ、これにより、加
工時の変形が小さく、浮上面の平坦度を精度良くコント
ロールでき、微細加工が可能で、加工速度が大きく、微
細加工面における凹凸も小さく、ヘッドとディスクの間
に発生する摩擦力や吸着力の小さな、摺動特性の優れた
材料を得ることができる。これにより、例えば、薄膜磁
気ヘッド用セラミック基板、各種磁気ヘッド用スライダ
ー、磁気ヘッドのスペーサ、磁気テープ用ガイド等に最
適な記録再生ヘッド用非磁性セラミックスを得ることが
できる。
According to the non-magnetic ceramics of the present invention, the Young's modulus of the material itself can be increased, whereby the deformation during processing is small, the flatness of the floating surface can be controlled with high accuracy, and fine processing can be performed. Thus, a material having a high processing speed, a small unevenness on a finely processed surface, a small frictional force or a suction force generated between the head and the disk, and excellent sliding characteristics can be obtained. Thereby, for example, a non-magnetic ceramic for a recording / reproducing head which is optimal for a ceramic substrate for a thin-film magnetic head, a slider for various magnetic heads, a spacer for a magnetic head, a guide for a magnetic tape, etc. can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】鏡面加工時にワークに荷重をかけた状態でのワ
ークの変形量を有限要素法で計算した模式図を示す。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a calculated amount of deformation of a work under a state where a load is applied to the work during mirror polishing by a finite element method.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】炭化珪素を43〜95体積%と、アルミナ
を5〜57体積%とからなり、ヤング率が400GPa
以上であることを特徴とする記録再生ヘッド用非磁性セ
ラミックス。
1. A method according to claim 1, comprising 43 to 95% by volume of silicon carbide and 5 to 57 % by volume of alumina, and having a Young's modulus of 400 GPa.
Non-magnetic ceramics for a recording / reproducing head characterized by the above .
【請求項2】炭化珪素を43〜95体積%と、アルミナ
を5〜57体積%とからなる主成分と、この主成分10
0重量部に対して、ジルコニアを0.1〜5重量部含有
し、ヤング率が400GPa以上であることを特徴とす
る記録再生ヘッド用非磁性セラミックス。
2. A main component comprising 43 to 95% by volume of silicon carbide and 5 to 57 % by volume of alumina.
A non-magnetic ceramic for a recording / reproducing head, comprising 0.1 to 5 parts by weight of zirconia with respect to 0 parts by weight and having a Young's modulus of 400 GPa or more .
【請求項3】平均粒径が1μm以下の炭化珪素を43
95体積%、平均粒径が0.2〜1μmのアルミナを5
57体積%含有する混合粉末、またはこの混合粉末の
成形体、或いは前記混合粉末の焼結体をホットプレスま
たは熱間静水圧処理することを特徴とする記録再生ヘッ
ド用非磁性セラミックスの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the silicon carbide having an average particle diameter of 1 μm or less is 43 to
95 volume%, alumina having an average particle size of 0.2 to 1 μm
A method for producing a non-magnetic ceramic for a recording / reproducing head, comprising subjecting a mixed powder containing from 57 to 57 % by volume, a molded product of the mixed powder, or a sintered body of the mixed powder to hot pressing or hot isostatic pressure treatment. .
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