JPH02153860A

JPH02153860A - 薄膜磁気ヘッド用セラミック材料

Info

Publication number: JPH02153860A
Application number: JP63308369A
Authority: JP
Inventors: Masahide Akiyama; 雅英秋山; Tsunehiko Nakamura; 恒彦中村; Osamu Matsuda; 修松田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1988-12-06
Filing date: 1988-12-06
Publication date: 1990-06-13
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JP2699093B2

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〕本発明は例えば薄膜磁気ヘッド用基板などに用いられる
アルミナ−炭化チタン系のセラミック材料に関するもの
である。

〔従来技術及びその問題点〕

近時、フェライトやセンダストを使用したヘッドに代わ
って薄膜磁気ヘッドが高密度記録用ヘッドとして注目さ
れており、この薄膜磁気ヘッド用の基板には、（１）・・・耐摩耗性に優れている（２）・・・表面平滑性に優れている（３）・・・耐チッピング性に優れている（４）・・・
機械加工性に優れているなどの特性が要求されており、このような要求に対して
アルミナ（Ａｈａ、）　　−炭化チタン（ＴｉＣ）系の
セラミック焼結体が注目されている。

このセラミック焼結体を用いた場合には上記（１）の耐
摩耗性は容易に得られ易いが、その他の（２）　（３）
　（４）などの所要特性については得られ難い。

そのためにＭｇＯ，ＮｉＯ，Ｃｒｚ（ｈ＋ＹｚＯｚなど
の焼結助剤を添加し、そして、ホントプレス法、ホット
プレス法と旧Ｐ法、又は雰囲気焼成と旧Ｐ法の組合せに
より焼結体密度を理論密度にまで大きくし、その結果、
上記（２）の表面平滑性を向上させることができたが、
その半面、（３）の耐チッピング性や（４）の機械加工
性については未だ満足し得るような所要特性が得られて
いない。

即ち、薄膜磁気ヘッド用基板を製作する場合には３イン
チφ掛ける厚み４ｍｍの円板状Ａ１２０ｚ−Ｔｉｃ系セ
ラミック焼結体をスライシングし、数百価の基板材を切
り出しているが、その切り出しに当たってチッピングが
発生し易くなり、更に切削抵抗が大きくなり、その結果
、製造歩留りが低下するという問題があった。

〔発明の目的〕

従って本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり
、その目的は機械加工性及び耐チッピング性に優れたＡ
１□０３−ＴｉＣ系のセラミック焼結体を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は上記問題点に対し、特に組成の点から研究
を行った結果、Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣの主成分に対し、Ｙｂ
ｚ０３．ＺｒＯ，、Ｔｉ０ｚ　とＭｇＯ，ＣａＯのうち
少なくとも１種をそれぞれ特定の割合で配合することに
よりアルミナ結晶粒が微細で且つ高密度の焼結体が得ら
れ、薄膜磁気ヘッド用セラミック材料として優れた機械
加工性、耐チッピング性が得られることを知見した。

即ち、本発明によれば、主成分としてＡ１．Ｏ，を６０
〜８０重景％と型開Ｃ２０〜４０重景％から成る型開分
１００重量部に対し、副成分としてＹｂＪｚを０．５〜
３．０重量％、Ｚｒ０ｚを２．０〜６．０重量％、Ｔｉ
Ｏ２を２゜０〜６．０重量％およびＭｇＯ，ＣａＯのう
ち少なくとも１種を１．０〜５．０重量％の割合で配合
したセラミック材料を提供するものである。

本発明のセラミック材料の副成分においてＹｂ２Ｏ３は
主として焼結性を大きく向上させる効果を有する半面、
同時に粒成長を促進する効果も有する。

粒成長は最終焼結体のアルミナ粒子の脱粒や、チッピン
グを低下させるため、この粒成長は十分に抑制する必要
がある。このため、ＭｇＯ＋　Ｃａｂ、　ＺｒＯ□を添
加することによって、このｙｂ、ｏ、の焼結性向上効果
を阻害することなく粒成長効果を抑制することが可能と
なった。これらの理由からＹｂ、Ｏ，の添加料が０．５
重量％を下回ると、焼結性が低下し、高密度の焼結体が
得られず、３．０重量％を超えると強度が低下し、好ま
しくない。またＭｇＯ，ＣａＯのいずれかが１．０重量
％を下回るかまたはＺｒＯ□が２．０重量％を下回って
もＹｂ２０．の粒成長促進効果を抑制することができず
、耐チッピング性が低下する。これらの好ましい範囲は
Ｙｂ１Ｏ３が１．５〜２゜５重量％、Ｍｇｏ、　ＣａＯ
の少なくとも１種が２．０〜４゜０重量％、ＺｒＯ□が
３．０〜５．０重量％である。

一方、他の添加成分であるＴｉ０ｚは主成分の１つであ
るＴｉＣ中に固溶し、ＴｉＣの有する共有結合の性質を
減少させ、ＴｉＣの焼結性を増大させる効果とともにＴ
ｉＣ粒子とＡｈＯｉ粒子との結合力を増大させるという
効果を有する。よって、ＴｉＯ□の量が２．０重量％を
下回ると焼結性が低下し、６．０重量％を超えるとＴｉ
Ｃの硬度が低下するため、材料全体としての硬度が得ら
れない。また、これにより機械加工性も低下する。特に
好ましくは、２．０〜４．０重量％がよい。

また、主成分であるＡｌｚＯｉおよびＴｉＣに関しては
Ａ１□０３が６０重量％未満又はＴｉＣが４０重量％を
超えた場合には耐チッピング性が著しく低下し、そして
、ＴｉＣが２０重量％未満又はＡｌｚ（１＋が８０重型
開を超えた場合には材料の硬度が小さくなり、耐摩耗性
が劣化し、機械加工性が著しく低下する。

また、焼結体中のＡＩｚＯｉ粒子やＴｉＣ粒子はいずれ
も長平方向の平均寸法として３μｍ以下、好適には２μ
ｍ以下の範囲内に設定するのが望ましく、これによって
均質な粒度となって強度が向上する。

このＺｒＯ□粒子は焼結体内部で少なくとも一部が正方
品結晶で存在することが望ましく、これによって耐チッ
ピング性が向上するが、この結晶以外に立方晶結晶や単
斜晶結晶が存在してもよい。

上記正方晶結晶のＺｒＯ□は全ＺｒＯ□中５０モル％以
上、好適には７０モル％以上含まれているのがよく、こ
れによって耐チッピング性が最も向上する。

このセラミック材料によれば、Ａ１□０３結晶粒子径も
耐チッピング性を決定する大きな要因であって、Ａｌ２
Ｏ３結晶が大すぎると、鏡面加工時に結晶粒の脱粒が生
じ易くなり、望ましくない。本発明によれば、ＡｌＩ３
．結晶の長平方向の平均寸法として３μｍ以下、特に２
μｍ以下であることが望ましい。

本発明によれば、上記のセラミック材料を製造するに際
しては、Ａ１ｚＯｘ＋　ＴｉＣ，ＹｂｚＯｘ、　Ｔｉ０
ｚ＋　Ｚｒ０ｚ＋及びＭｇＯ，ＣａＯのうち少なくとも
１種を前述した割合になるように秤量した後、混合し成
形する。この時に用いられる副成分のうちＺｒＯ，はＴ
ｂｚＯ，ＭｇＯあるいはＣａＯを所謂安定化剤として用
い、立方晶ＺｒＯ□あるいは正方晶ＺｒＯ□として配合
することもできる。また、ＭｇＯ，ＣａＯは酸化物のみ
でなく焼成により酸化物となり得る炭酸塩、硝酸塩又は
シュウ酸塩等の塩類として添加することもできる。

公知の方法で成形された成形体は、所望の焼成手段で焼
成される。具体的にはホットプレス法あるいは熱間静水
圧焼成法（ＨＩＰ法）が挙げられるが、特にＩＩＩＰ法
が高密度体を得る上で望ましい。

この旧Ｐ法では、まず、ホットプレスあるいは真空焼成
法によって１６００〜１７５０℃で予備焼成して理論密
度９５％以上の焼結体を得、さらに１４００〜１５５０
℃の圧力１０００〜２０００ａｔ＋＋＋の雰囲気で熱間
静水圧焼成する。

この旧Ｐ法では焼成温度が低いことに起因してＡｌｚＯ
ｉ粒成長を抑制できることから微細なｍ織の焼結体を得
ることができる。

尚、本発明のセラミック材料は前述の成分以外の成分の
含有をまったく排除するものではなく、例えば上記成分
の混合粉砕時にボール等の粉砕媒体を使用するときには
、この粉砕媒体を構成する成分が混合粉砕中に必然的に
含有されるようになる。例えばＳｔ、Ｃｏ、Ｗ、Ｆｅ、
Ｎｂ、Ｍｎ、Ｎｉ、ｌｌｆ等の酸化物、炭化物、窒化物
などがなり、これらはセラミック材料全体当たり５重量
％まで混入されることが許容される。

以下、本発明を次の例で説明する。

（実施例）組成に調合し、振動ミルにより粉砕ならびに混合を行い
平均粒子径０．８μｍの混合粉末を作製した。

これを０．５ｔ／ｃｎ＋”の圧力で成形し、アルゴンガ
ス雰囲気中、１６００度で予備焼成した。次に、これを
１４５０℃の温度で２０００Ｋｇ／ｃｍ”の圧力の不゛
活性ガス中で旧Ｐした。

この焼結体から３０ｍｍ　Ｘ　３０ｍｍ　Ｘ　５ｍｍｔ
の角板を切り出し鏡面加工性並びに機械加工性について
調べた。

鏡面加工性は、スズのランプ盤を用い、ダイヤモンド砥
粒（０，５〜３．０μｍ）により鏡面加工し、その鏡面
を４００倍の金属顕微鏡により気孔の有無を調べた。ま
た機械加工性は＃５００のメタルポンドのホイールを用
いて角板を切断し、加工部に発生したチッピングの大き
さを大きい方から１ｏ点選びその平均サイズを測定した
。この切削の条件としては、ホイールの回転数をその平
均値３５００ｒｐｍ　。

送りを６０ｍｍ／ｍｉｎとした。

また、結晶のＡｌ２Ｏ３の粒子径は、ＳＥＨの破断面よ
り算出した。

結果は第１表に示した。なお、第１表中機械加工性の評
価では３０μｍ以下のチッピングサイズを有するものを
○、３０μｍを超えるものを×として評価した。

〔以下余白〕

第１表率ｍｂ本づ也りＭ占じ１ＺりもＱ）づと５（１−第１表
に示すように本発明に従い、Ａ］ｚ０３．ＴｉＣ。

ＺｒＯ，、Ｙｂ２０ｚ、　ＴｉＯｚ１ＭｇＯ＋　ＣａＯ
が本発明の範囲を満足し、且つＡｌ２Ｏ３粒径が小さい
セラミック材料はいずれも機械加工性に優れるとともに
、鏡面加工性に優れるものであった。これに対し、本発
明の特定の範囲を少なくとも１つでも逸脱する試料では
、いずれも良好な特性を有するものは得られなかった。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明のセラミック焼結体によれば、耐チ
ッピング性及び機械加工性に優れており、そのため、こ
のセラミック焼結体をスライシングして精密加工した場
合、その製造歩留りを著しく高めることができる。

また、本発明のセラミック焼結体は精密加工性、耐摩耗
性、強度並びにスライシング性に優れており、これによ
り、薄膜磁気ヘッド用基板、磁気ディスク用基板、精密
加工用治具の構成材として賞用できる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ａｌ＿２Ｏ＿３を６０〜８０重量％とＴｉＣ２０
〜４０重量％から成る主成分１００重量部に対し、Ｙｂ
＿２Ｏ＿３を０．５〜３．０重量％、ＺｒＯ＿２を２．
０〜６．０重量％、ＴｉＯ＿２を２．０〜６．０重量％
およびＭｇＯ，ＣａＯのうち少なくとも１種を１．０〜
５．０重量％の割合で配合して成り、且つＡｌ＿２Ｏ＿
３の平均結晶粒径が３μｍ以下であることを特徴とする
薄膜磁気ヘッド用セラミック材料。