JPH01264951A - 焼結体及びその製法と用途 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気記録装置用材料として特に有用な焼結体
と、その製造方法、用途、特に記録再生用磁気ヘッド、
及びディスク型の磁気ヘッドスライダに関する。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置の技術分野では、近年データ処理技術
が進歩したため、ディスクにデータをよυ高密度に記録
し、迅速かつ正確に読出すことが要求されている。その
ため薄膜磁気ヘッドスライダ’６ｃ、ｓ、ｓ状態で使用
する方法が広く採用されている。このｃ、　ｓ、　ｓ　
ｕコンタクト、スタート、ストップの略でディスクが停
止している時はスライダがディスク面上に静置した状態
にあり、ディスクの回転時はエアベアリング効果に工っ
で、ディスク面上に浮上するような状態をいう。

このような磁気ディスク装置の構造及び稼働状況を以下
添付図面によＶ説明する。

第５−１図は、磁気ディスク装置の構造と稼働状況全説
明するための部分平面概略図、第３−２図は、その相当
する縦断面概略図である。各図において、符号１は磁気
ディスク、２は磁気へラドスライダ、３はジンバル、４
は回転軸、５はキャリッジ、６はへラドアームを意味す
る。

また第４図は、磁気へラドスライダ２の拡大斜視図であ
り、符号７μ侮気ヘツドの素子、８はディスク摺動面を
意味する。

構造について説明すると、同一回転軸４に多数（６〜１
２）枚の磁気ディスク１が固定されている。他方、磁気
ヘッドスライダ２は、ディスク１に該スライダ２全押付
ける目的で、板ノ（ネ状のジンバル３′に介してヘッド
アーム６に固足爆れている。この個々のヘッドアームは
、スライダの位置を回転軸に向って移動できるようにす
る目的で設備されたキャリッジ５に固定される。なお、
ヘッドスライダは１個のへラドアームに２個設置されて
おジ、１個は上ディスクの下面に、他の１個は下ディス
クの上面に接するように板バネの作用をもったジンバル
で押付けられている。

この稼働状況について説明すると、稼働開始でモータに
工υ回転が開始され、所定の回転数に達すると、板面に
押付けられているスライダは、エアベアリング効果でデ
ィスクから離れる。このような状態でキャリッジが移動
し、スライダを所定の位置に運び、スイッチングにエフ
所定ディスクの所定位置に情報を出し入れして磁気記録
装置としての役目を果す。

このような方式では、微視的にみた場合、回転起動及び
停止時には、スライダとディスクとが軽くぶつか９合い
ながら摺動する（ぶつかりモードでの摺動）。

従来、磁気ヘッド材料として、特開昭５８−５４７０号
、同５９−９６５２１号、同６０−１８３７０９号など
多くの材料が提案されている。

〔発明が解決しょうとする課題〕

しかしながら、従来提案されている材料は、前記ぶつか
りモードでの摺動に対して配慮されておらず、いずれも
摺動寿命が短いという問題点があった。摺動寿命が短い
と、短時間使用で情報の出し入れができなくなるばかシ
でなく、記憶した情報が消滅してしまうため、製品とし
ての信頼性が著しく低下する。

また、他方において磁気テープ型磁気記録装置の磁気ヘ
ッドにおけるように、常時摺動が行われるものについて
も、従来提案された材料は、耐翠耗性などの点で、十分
満足なものとはいえなかった。

本発明の目的は、これら従来技術の問題点全解決した磁
気記録装置用材料、及びそれ全利用した磁気ヘッド、並
びに磁気へラドスライダを提供することにある。

発明でおって、スピネル構造の非磁性ＭＲ２Ｏ４糸酸化
物（ただし％Ｍは２価の金属、Ｒは６価の金属を示す）
に、ヤング率が該酸化物よす大きく、かつ使用温度で実
質的に酸化しないセラミックスが分散されていることを
特徴とする。

また本発明の第２の発明は、上記第１の発明の焼結体の
調造方法に関する発明でろって、該焼結体全製造する場
合に、その成分をなすＭＲ２Ｏ４糸酸化物と前述のセラ
ミックスとが実質的に反応しない温度で焼結することを
特徴とする特 史に本発明の第６の発明は、磁気記録装置用材料に関す
る発明であって、破壊じん性値（Ｋｌ。９が２．５ＭＮ
／ｍ３／２以上である第１の発明の焼結体を含有してい
ることを特徴とする。

上記第３の発明の用途としては、磁気テープ型磁気記録
装置における磁気ヘッド、及び磁気ディスク型磁気記録
装置における磁気へラドスライダかめる。

以下、本発明について具体的に説明する。

まず、本発明の焼結体について説明する。

本発明の焼結体は、前記した用途、特に磁気へラドスラ
イダ用材料を意図して開発したものである。そして、従
来使用されていたスピネル構造の材料の破壊じん注値を
上昇させるために、公知の粒子分散法を採用し、分散材
として、主材であるスピネル構造の材料よりヤング率の
大きいセラミックスを見出した。しかしながら、セラミ
ックスの中にハ、磁気ヘッドスライダの操作温度で酸化
され、ｌｌ１ｉｔ摩耗注の低下するものが見出された。

本発明者らの実験によれば、磁気へラドスライダの切作
崗度は表面で約；’ｏｏｃに達することが確認きれた。

そこで、本発明の焼結体の一成分をなすセラミックスの
耐高温酸化性とは、上記のような磁気ヘッドスライダの
操作温度という高温においても酸化されないこと全意味
する。

したがって、本発明の焼結体におけるセラミックスの例
としては、ＳｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ及びＮ１）Ｃ
工ｌ）なる群から選択した炭化物の１櫨以上が挙げられ
、反対にＴｉＣは、上記した耐高温酸化性の点（４００
℃付近から急激に酸化する〕で不適当である。

これらセラミックスの形態ハいがなるものでも工いが、
粒子状又はウィスカー状が好ましい。

これらセラミックスの添加量は、３へ５０体積チが好ま
しい。３体積チ未満では添加による強じん化効果が少な
く、５０体積％よりも多いと低硬度材というスピネルの
特長点が失われるため不適当である。

他方、本発明の焼結体において主材をなすのは、スピネ
ル構造金もつ非磁性ＭＲ２Ｏ４糸眩化物でろって、Ｍの
例としては、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｎ、＋：０及びＺｎの１８
以上が、只の例としてＡｌ、　Ｃｒ及びＦθの１糧以上
が挙げられる。

前記セラミックスによる強じん化効果は、基地でるる’
ＭＲ２Ｏ４で示されるスピネル相のＲとＭの比率が変化
しても、焼結体が充分にち密で健全なものでありさえす
れば、同様に得られる。

上記ＭＲ２Ｏ４（７）具体レリとしては、ｕｇＡｚ、ｏ
、、ＭｎＡｌ２Ｏ４及びＭｇＣｒ　２Ｏ４などが挙げら
れる。しかして、Ｍｇ含有物の場合には、Ｍｇの量がＭ
ｇＯの換算で４５ｍ０１％以上であれば、ち密な焼結体
が得られる。しかしながら、ＭｇＯは大気中の水分やｃ
ｏ２と反応しゃすいため、ＭｇＯが８０　ｍｏ１％　エ
フも多いと耐摺動性が低下する。そのような場合、　Ｔ
ｉｅ、　　等全添加し、過剰のＭｇＯ相を比較的安定な
ＭｇＴｉ０．　　にして利用することもできる。

次に、本発明の焼結体の製造方法について説明する。

既述の工うに、焼結温度は、スピネル暇化物とセラミッ
クスとが実質的に反応しない視度でろって、通常１４０
０〜１８００℃での保持が望ましい。焼結は常圧で行う
ことも可能であるが、焼結体の健全性から１００ゆ／　
ｃｍ２以上の圧力で焼結することが望ましい。焼結助剤
は使用しなくても焼結する。なお、常用のＬｉ２Ｃｏ３
等のｇＰ、１１ｊ助剤を用いても問題はない。

次に、本発明の焼結体の用途の１つとしての磁気記録装
置用材料について説明する。

本発明者らは、ｉｉへラドスライダにおける曖述のぶつ
かりモードでの摺動においては、摺動寿命試験方法とし
て、Ｃ，Ｓ、　Ｓ、試験法が有効であり、特に低硬度材
においてｃ、　ｓ、　ｓ、′に験を行った結果、Ｃ，Ｓ
、Ｓ、強度で１００に回以上というような良好な摺動柱
ヲ得るには、スライダの破壊じん性値が、Ｋ工。値で２
．５λ４Ｎ／＝を以上必要であることを見出した。

一般に、焼結して得られるスピネル構造金もった材料の
破壊じん性値はに工。値で、１〜２　ＭＮ／ｍ％と小さ
く、もろい材料である。そこで、既述のようにセラミッ
クスを分散させ、強じん化して本発明の焼結体を見出し
たが、磁気記録装置用材料としては、破壊じん法値かに
工。値で２．５　ＭＮ　／　ｍ７以上である焼結体を必
要とする。それに裏って、従来品より優れた目的製品が
得られる。

〔実施し１」〕 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１ 第１表に示すような各種スピネル粉末（純度９９０％以
上、粒径１〜５μｍ）を主材料とし、これに６棧炭化物
（純度９９．５％以上、粒径１．０μ？７ｔ）を添加し
て混合粉末全作製した。スピネルに対する炭化物の添加
量は第１表に示す工うな量比で変化させた。この混合粉
末全ホットプレスしてスピネル構造をもった材料中に炭
化物粒子が分散された焼結体を作製した。なお、粒子分
散ＭＲ２Ｏ４炭結体は、　ＭＯ粉とＲ２Ｏ３粉とを混合
してホットプレスしても得られる。ホットプレス条件は
真空中、圧力３０　ＭＰａの加圧下で１６５０℃まで昇
ｌし、１時間保持後炉冷とした。なお比較のためＡｔ２
Ｏ３に’ｒｉｃｉ添加したもの４Ｚｒ０２にＴｉＣ，Ａ
ｔ２Ｏ．、Ｃを第１表に示す工うな割合で添加したもの
及びスピネル構造体のＭｎＺｎ　　７エライト、　　Ｎ
ｉＺｎ　　フェライトやＭｇＡ４０ａ焼結体を作製した
。これらの焼結体を用い破壊じん性値を求めた。また第
１表中の材料の磁気特性を調べた結果、ＭｎＺｎ　　フ
ェライト及びＮｉＺｎ　　フェライト’４除きすべて非
磁性体でβった。

次に、これらの焼結体を用いて、前記第４図に示す磁気
ヘッドスライダを作爬し、このスライダを用いて、第１
表に示すＣ，Ｓ、　Ｓ、強度及び再生出力維持率を測定
した。

この再生出力維持率とはＣ，Ｓ、　Ｓ、試験前に規定の
出猟信号を記録し、記録直後の再生出力とＣ，Ｓ、　Ｓ
。

試験回数１００に凹稜の再生出力の強度比’？％で表示
したものでろる。なお、本実施例で用いた磁気ディスク
μ塗布形ディスクである。

第１表中、試料Ｎｏ　１〜６６は本発明の結果全示し、
試料Ｎ０３７〜４６は比６２例の結果を示す。

第１表から明らかなように、添加量が３〜５０体槓チの
範囲でに工。［！Ｌ、ＯＭＮ／ｍ３／２以上を示し、同
時にＣ，Ｓ、　Ｓ、強度も１００に回以上となっている
。

添加物置が３体積％工り少ない場合、破壊じん性値は２
　ＭＮ　／　ｍ　’以下となり、ｃ、　ｓ、　ｓ、強度
も低い値を示している。また添加量が５０体積％エリも
多くなると、Ｃ，Ｓ、　Ｓ、強度が半減している。これ
は炭化物粒子が多すぎて、スピネルの低硬度材という特
長点が失われたためである。これに対して第１表の比較
例にみられるように、従来のスライダ材ではジルコニア
（Ｎｏ４２．４３）が非常に優れているがＣ，Ｓ、８．
１００　Ｋ回での再生出力維持率が５４チと小さくなっ
ている。これは再記録が可能なことから、ジルコニアの
熱伝導率が低いため摺動時の摩擦熱によって、出力低下
（熱減磁現象）を起したと推足嘔れる。−万、Ａｔ２Ｏ
３−ＴｉＣ系（ＮＯ３７〜Ｎ０４ｊ）では破壊じん性値
かに工。値で４．１〜４．４ＭＮ　／　ｍ＋と比較的高
い値を示しているにもかかわらす摺動性が著しく劣る。

これはスライダ材主材の硬度が高いために摺動時ディス
クを損傷したためである。以上のことから、スピネル構
造体（ＭＲ，０４）に８１ＣやＶＣ等の炭化物粒子全添
加して焼結した焼結体では添加量力訳体積％〜５０体槓
襲の間でスライダ材として良好な摺動性を示すことがわ
かる。

なお、試験ディスクとしてＣｏ系磁性合金のメツキ膜の
上に保護膜として８１０２　　膜を形成したメツキ出猟
ディスクを用いた場合、及びＣｏ系磁注合金又はＣｏ−
γＦ＋３２Ｏ３のスパッタ膜の上に保護膜としてＣ膜を
形成したスパッタ磁気ディスクを用いた場合でも上記と
同様な効果が得られた。

また、前記した本発明の効果を、一部グラフとして第１
図及び第２図に示す。

すなわち、第１図は、本発明材料における炭化物量（体
積チ、横軸）と破壊じん性！　（ＭＮ／ｍ”、縦軸ンと
の関係を示すグラフ、第２図は同じく炭化物量（体積％
、横軸）とＣ，Ｓ、　Ｓ、強度（Ｋ回、縦軸〕との関係
を示すグラフである。両図共、実線はスピネル構造酸化
物としてＭｇＡｔ、０４を用いた場合、破線はＭｎＡ４
０４　を用いた場合の結果を示す。

実施レリ２ 実施的１と同様にしてＳｉＣ粒子又はＶＣ粒子勿分散さ
せた、スピネル構造を持つ、非磁性体の複合酸化物Ｍｇ
Ａｔ２Ｏ４ｋ　ＭｇＯ粉末とＡｔ２Ｏｓ粉末の危比企か
えて作製した。第２表にこの焼結体の評価結果を示す。

評価項目は実施レリ１と同じである。また試験に用いた
磁気ディスクは実施例１と同様、塗布形破気ディスクで
ある。

第２表から、ＭｇＯの鼠が４５〜８０　ｍｏ１％の範囲
でＣ，Ｓ、　Ｓ、強度が大きく、摺動性が良好であるこ
とがわかる。

実施例６ Ｍｇ０Ａｔ２Ｏ３　　粉末にＳｉＣ’フイスカー（１μ
ｍφ×５〜１０ｐｍ）ｋ第３表の割合で添加し、実施例
１及び２と同様な評価を行った。それらの評価結果も第
６表に合せて表示した。

第　３　表 第３表から、　　ＳｉＣウィスカー３体槓チ添加でに工
。

値が４．９　ＭＮ　／　Ｊと強じん化全果し、その後少
しずつ上昇する傾向がみられる。

この結果から、ウィスカーによる強じん化でもＣ，Ｓ、
Ｓ、強度が増加し、摺動性が改善されることがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明により新たな焼結体が提供
され、これに特に磁気記録装置用材料として有用である
。この材料は、良好な摺動性及びじん性の点で、磁気ヘ
ッド及び磁気ヘッドスライダ、符にスライダ材として有
用である。

本発明によれば、磁気ディスクに損傷を与えることなく
、良好な摺動性を有する薄膜磁気ヘッドスライダが得ら
れるため磁気記録密度の向上と装置信頼性の向上に効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の材料における炭化物含有量
の効果を示すグラフでおって、第１図は炭化物量と破壊
じん注値、第２図は炭化物量とＣ０Ｓ、Ｓ、強度との各
関係を示すグラフ、第３−１図に磁気ディスク装置の構
造と稼働状況全説明するための部分平面概略囚、第３−
２図は第６−１図に相当するものの縦断面概略図、第４
図は磁気へラドスライダの拡大斜視図である。 １：磁気ディスク、２：磁気ヘッドスライダ、６：ジン
バル、４：回転軸、５：キャリッジ、６：へラドアーム
、７：磁気ヘッドの素子、８：ディスク摺動而 特許出願人　株式会社　日立裏作所

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．スピネル構造の非磁性ＭＲ＿２Ｏ＿４系化物（ただ
   し、Ｍは２価の金属、Ｒは３価の金属を示す）に、ヤン
   グ率が該酸化物より大きく、かつ使用温度で実質的に酸
   化しないセラミックスが分散されていることを特徴とす
   る焼結体。
2. ２．該ＭＲ＿２Ｏ＿４系酸化物におけるＭが、Ｍｇ、Ｎ
   ｉ、Ｍｎ、Ｃｏ及びＺｎよりなる群から選択した少なく
   とも１種の金属、Ｒが、Ａｌ、Ｃｒ及びＦｅよりなる群
   から選択した少なくとも１種の金属である請求項１記載
   の焼結体。
3. ３．該セラミックスが、ＳｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ
   及びＮｂＣよりなる群から選択した少なくとも１種の炭
   化物である請求項１又は２記載の焼結体。
4. ４．該セラミックスの含有量が、３〜５０体積％である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結体。
5. ５．該セラミックスの形態が、粒子状又はウィスカー状
   である請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結体。
6. ６．請求項１記載の焼結体を製造する場合に、該ＭＲ＿
   ２Ｏ＿４系酸化物とセラミックスとが実質的に反応しな
   い温度で焼結することを特徴とする請求項１記載の焼結
   体の製造方法。
7. ７．破壊じん性値（Ｋ＿Ｉ＿Ｃ）が２．５ＭＮ／ｍ＾３
   ＾／＾２以上である請求項１記載の焼結体を含有してい
   ることを特徴とする磁気記録装置用材料。
8. ８．磁気テープ型磁気記録装置における磁気ヘッドが、
   請求項７記載の材料を含有していることを特徴とする磁
   気ヘッド。
9. ９．磁気ディスク型磁気記録装置における磁気ヘッドス
   ライダが、請求項７記載の材料を含有していることを特
   徴とする磁気ヘッドスライダ。