JPH0238542B2

JPH0238542B2 -

Info

Publication number: JPH0238542B2
Application number: JP58190362A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Wada; Mitsuhiko Furukawa; Michihito Myahara; Takashi Kitahira; Kyohito Misumi; Masaharu Shiroyama
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1983-10-11
Filing date: 1983-10-11
Publication date: 1990-08-30
Also published as: JPS6080185A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は磁気ヘツドスライダー用焼結体及びそ
の製造方法に関するものである。従来コンピユータ用をはじめとし、オーデイオ
用、VTR用等の記録再生用磁気ヘツドには多結
晶Ni−Zn、Mn−Znフエライトや単結晶Mn−Zn
フエライトあるいは高硬度パーマロイなどが用い
られていた。ところで、今日では記録密度の高密度化並びに
耐摩耗性の改善が強く求められており、この為薄
膜磁気ヘツド化が進められている。この薄膜磁気
ヘツド化に伴い記録再生の為の磁気回路部材用材
料とスライダーあるいは耐摩耗用部材材料に、そ
れぞれ要求される特性を満足した個別の材料が選
定されつつある。すなわち磁気回路用としては高
周波域の磁気特性に優れたパーマロイやセンダス
トの薄膜が用いられ、又耐摩耗用部材としてはア
ルミナ系、炭化物系材料が望ましいと考えられて
いる。磁気ヘツドスライダー用材料として特開昭
−55−163665公報に示されるAl₂O₃−TiC系材料
は上記耐摩耗用部材材料に最適な材料の１つであ
るが、記録媒体とのなじみ、潤滑性の点では必ず
しも安定した材料とはいえない。特に今後実用化
が予想される薄膜記録媒体すなわちメツキ媒体あ
るいはスパツタリング媒体の場合には媒体の厚み
が薄くなること、媒体に潤滑保護膜をつけること
等の点で問題を生じる又、これまで長時間にわた
つて使用されてきたソフトフエライトはその硬さ
がHv＝600〜800であるのに対して上記公報記載
のAl₂O₃−TiC系材料はHv＝1900〜2100の硬さを
有するために、媒体によつては適用が困難な場合
が生じる。この発明は磁気ヘツドスライダー用焼結体に要
求される諸特性を満たし特に記録媒体とのなじ
み、潤滑性に優れた材料及びその製造方法に係
り、その要旨は、下記Ａ成分群から選ばれる元素
あるいはその化合物の少なくとも１種以上を0.5
〜6.0重量％、酸化エルビウムが５〜15重量％、
残部炭化ケイ素から成る組成の磁気ヘツドスラダ
ー用焼結体。Ａ成分；チタニウム、バナジウム、
クロム、マンガン、マグネシウム、イツトリウ
ム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、バリウ
ム、ランタン、セリウム、ガドリウム、ハフニウ
ム、タンタル、タングステン、トリウム、セシウ
ム及び下記Ａ成分群から選ばれる元素あるいはそ
の化合物の少なくとも１種以上の粉末0.5〜6.0重
量％、酸化エルビウム粉末５〜15重量％、残部炭
化ケイ素粉末から成る混合粉末を熱間焼結法によ
り焼結せしめることを特徴とする磁気ヘツドスラ
イダー用焼結体の製造方法。Ａ成分；チタニウ
ム、バナジウム、クロム、マンガン、マグネシウ
ム、イツトリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリ
ブデン、バリウム、ランタン、セリウム、ガドリ
ウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、ト
リウム、セシウムである。なお上記「Ａ成分群から選ばれる元素あるいは
その化合物」という場合の「化合物」とは「酸化
物、窒化物、ホウ酸化物あるいは炭化物」を指称
するものとする。以下本発明を開発するに至つた実験並びにその
結果を示す。即ち、本発明では、酸化エルビウム
と焼結を促進させる多種元素を添加する事で焼結
体の密度を高め結晶粒を微細となしミクロ的な気
孔がほとんどない強靭な焼結体を得ることが出来
るが、その機構については必ずしも正確には解明
し得てはない。がしかし、概略次の如くであると
考えられる。即ち炭化ケイ素と酸化エルビウムが
高温に加熱されると、酸化エルビウムが炭化ケイ
素の結晶格子中に入り込みその過程で焼結が進行
するが、その場合に酸化エルビウムが結晶粒成長
を抑制するものと考えられるのである。しかし、
それだけではまだミクロ的な気孔が多いものだが
焼結を促進させる第２の各種元素を添加すること
によつて、それらミクロ的気孔が非常に少ないも
のになつていると考えられるのである。従つて、
酸化エルビウムと焼結を促進させる第２の多種元
素は炭化ケイ素中に均一に分散している事が必要
である。ここで、熱間焼結法（ホツトプレス法及びHIP
法）の焼結方法につき検討すると、緻密で強度が
大なる焼結体を得る為には温度は1900℃以上が必
要であるが、逆にあまり高く2100℃ともなれば粒
成長が激しくなる為に十分に緻密化する以前に過
度な粒成長が生起し気孔が残存する。又圧力につ
いては100Kg／cm²以上あれば十分でその上限につ
いては特に限定されるものではない。次にホツト
プレス法の場合にあつては焼結雰囲気は真空中あ
るいは不活性ガス中又はその他の非酸化性雰囲気
中でなす事が、又、HIP法の場合は不活性ガス中
でなす事が望ましい。また普通焼結方法にても、
ほぼ同等の焼結体を得ることができ、その温度は
無加圧の不活性ガス中で、2000℃〜2300℃、加圧
ガス中では2000℃〜2250℃の温度範囲で得ること
ができる。また、用いる酸化エルビウムの量は少なくとも
５重量％はなければ対理論密度が低く、かつ抗折
力その他の諸特性も良くないが18重量％と多量に
なると結晶粒径が再び大となり、それに伴なつて
抗折力や衝撃値が低下し、その他の特性も殆んど
低下する傾向にある為にその量は15重量％以内と
する。さらに焼結を促進させる第２の添加元素の
量は0.3％では殆んど効果がなく最低0.5重量％は
必要であり多量となり６重量％を越えると結晶粒
径が再び大となり特性が低下するので、その添加
量は0.5〜６重量％が好ましい。炭化ケイ素の一
部をBe、BeO、Ｂ、B₄C、Al、AlN、Al₂O₃、で
置換した場合にあつても酸化エルビウムを適正量
添加する事により、緻密で微細粒状焼結体とする
事が出来る事が確認されるが、この場合の置換量
は0.5重量％位なければ無置換の物と比べて大差
はないが、あまり多量となり3.0重量％にもなる
と抗折力や硬さの低下が見られる為その置換量は
２重量％以下好ましくは0.5〜２重量％とする。純度98.5％、平均粒子径0.5μｍのSiC粉末と純
度99.9％、平均粒子径5μｍのEr₂O₃粉末を５重量
％添加し、ボールミル混合機により15時間湿式混
合粉砕を行つた後、これを充分に乾燥して焼結用
原料とし、50×50（mm）角、高さ60mmの黒鉛型内
に上記各種焼結用原料を充填した後、高周波コイ
ルに挿入し1950℃の温度、200Kg／cmの圧力を加
え60分間保持し、次いで圧力を抜いて放冷するこ
とにより、50×50×5.5（mm）の目的の焼結体を得
た。各々の焼結体をダイヤモンド砥石で切断後研
削して各10個の３×４×36（mm）の試験片を作成
し、各種試験をして得られた測定値を下記第１表
に示す。

【表】次にアルミナ系材料（70Al₂O₃−30TiC）と本
発明品（92SiC−3MgO−5Er₂O₃）との試験片を
治具で固定しこれに滑車を介して10Kgのおもりを
つけたレジンダイヤモンド切断砥石にておもりの
力により50mm長さを切断するに要する時間を調べ
た結果、アルミナ系試験片50mmの長さを切断する
に要する時間を100とした場合、SiC系試験片は
35の時間で切断できた。このことはセラミツク系
磁気ヘツドスライダー用焼結体に要求されている
機械加工性において本発明品が硬い材料であるに
かかわらず優位な特性をもつていることが判る。
次に本発明品である92SiC−3MgO−5Er₂O₃成形
品をダイヤモンド砥石により２×４mm断面の長さ
20mmの長方体となし、その一方端を鋭角な刃状に
成形した。さらに外径45mm、内径10mm、厚み10mm
のドーナツ型円盤のフエライトを用いこの発明の
焼結体と組合せて回転するフエライトに本願発明
品たる92SiC−3MgO−5Er²O₃成形品の鋭角な先
端を当該させて行う、いわゆるビン・デイスク方
式の摩耗試験を行つた。また、上記試験の際に従来のMn−Zn多結晶フ
エライト系材料（32MnO−15ZnO₂−53Fe₂O₃）
と、Al₂O₃−TiC系材料を用いて同様に摩耗試験
を行つた。その結果を第１図及び第２図に示す。即ち、第１図に耐摩耗性と硬さとの関係を、ま
た第２図には相手材摩耗量と硬さとの関係をそれ
ぞれ示す。なお、図面における斜線部分が示す区
域はおよそ本願発明材料が有する各特性値に相当
する。この第１図、第２図からも判る如く、本願
発明材料は従来のフエライト系材料と前記の
Al₂O₃−TiC系材料との中間よりAl₂O₃−TiC系側
寄りの硬さを有しており、磁気ヘツドスライダー
用焼結体として優れた特性を有し、特に記録媒体
とのなじみ、潤滑性に優れ薄膜記録媒体に最適で
ある。又、次に純度98.5％、平均粒子径0.5μｍのSiC
粉末に、純度99.9％、平均粒子径5μｍのEr₂O₃粉
末を５重量％、焼結を促進させる第２の添加物を
第２表に示す様に配合されたものを上述の実験で
示した様な方法で焼結させ、その焼結体を、ダイ
ヤモンド砥石で平研後、ラツプし、光学顕微鏡の
400倍にて、ボアの有無を観察した。ボアが多数
観察されるものを×印で、ほとんど観察されない
ものを〇印で示した。また各々の焼結体の破面を
走査型電顕で観察し粒度が磁気ヘツドスライダー
用焼結体として使用可能なものを〇印で、使用不
向きのものを×印で示した。

【表】

【表】なお、第３図にTiCを0.3重量％含有せしめた
ものの、又第４図にはTiO₂を4.0重量％含有せし
めたものの400倍の顕微鏡組織写真をそれぞれ示
す。更に又、遊離炭素を0.5〜2.0重量％含有する
SiC粉末を用い上述の第２表に示した結果を得た
実験と同様の実験をしたところ殆んど同じ結果が
得られた。以上述べて来た如く本発明焼結体は適度な耐摩
耗性を有し、被加工性が良好であり、かつ空孔率
が非常に小であるので磁気ヘツドスライダー用の
焼結体として最適であり、これらの材料は本発明
の製造方法によれば簡単にかつ信頼性をもつて造
ることが出来るものである。更に又、純度98.5％、平均粒子径0.5μｍのSiC
粉末に純度99.9％、平均粒子径5μｍのEr₂O₃粉末
を５重量％、純度99.9％、平均粒度3μｍのMgO
粉末３重量％及び第３表に記載する様な各種添加
物を配合したものを上述と同様の方法で焼結さ
せ、その焼結体を、ダイヤモンド砥石で平研後、
ラツプし、光学顕微鏡の400倍にて、ボアの有無
を観察した。ボアが多数観察されるものを×印
で、ほとんど観察されないものを〇印で示した。
また各々の焼結体の破面を走査型電顕で観察し、
粒度が磁気ヘツドスライダー用焼結体として使用
可能なものを〇印で、使用不向きのものを×印で
示した。

【表】

【表】次いで、上記第３表と同じ配合組成のものを、
金型にて成形し、予備焼結にて相対理論密度の95
％迄焼結させ、その後1950℃、1000Kg／cm²のAr
ガスにてH.I.P焼結させて、上述と同様の事項に
つき調整したところ、同様の結果が得られた。また、第３表と同じ配合組成のものを金型にて
成形し、Arガス9.5Kg／cm²の加圧雰囲気中で2100
℃に加熱し、保持２時間の焼結をし、上述と同様
の事項につき調査したら、同様の結果が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は各材料の耐摩耗性と硬さとの関係を示
すグラフ、第２図は相手材摩耗量と硬さとの関係
を示すグラフ、第３図及び第４図はそれぞれTiC
を0.3重量％含有せしめたもの及びTiO₂を4.0重量
％含有せしめたものの顕微鏡組織写真。

Claims

【特許請求の範囲】１下記Ａ成分群から選ばれる元素あるいはその
化合物の少なくとも１種以上を0.5〜6.0重量％、
酸化エルビウムが５〜15重量％、残部炭化ケイ素
から成る組成の磁気ヘツドスライダー用焼結体。Ａ成分；チタニウム、バナジウム、クロム、マン
ガン、マグネシウム、イツトリウム、ジルコニ
ウム、ニオブ、モリブデン、バリウム、ランタ
ン、セリウム、ガドリウム、ハフニウム、タン
タル、タングステン、トリウム、セシウム２上記残部炭化ケイ素が、前記焼結体の２重量
％以下（０は含まず）のBe、BeO、B₄C、Al、
AlN、Al₂O₃の少なくとも１種以上の焼結助剤を
含有することを特徴とする特許請求の範囲第１頁
記載の磁気ヘツドスライダー用焼結体。３下記Ａ成分群から選ばれる元素あるいはその
化合物の少なくとも１種以上の粉末0.5〜6.0重量
％、酸化エルビウム粉末５〜15重量％、残部炭化
ケイ素粉末から成る混合粉末を熱間焼結法により
焼結せしめることを特徴とする磁気ヘツドスライ
ダー用焼結体の製造方法。Ａ成分；チタニウム、バナジウム、クロム、マン
ガン、マグネシウム、イツトリウム、ジルコニ
ウム、ニオブ、モリブデン、バリウム、ランタ
ン、セリウム、ガドリウム、ハフニウム、タン
タル、タングステン、トリウム、セシウム